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WO2013095062A1 - 편광 분리 소자의 제조방법 - Google Patents

편광 분리 소자의 제조방법 Download PDF

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WO2013095062A1
WO2013095062A1 PCT/KR2012/011313 KR2012011313W WO2013095062A1 WO 2013095062 A1 WO2013095062 A1 WO 2013095062A1 KR 2012011313 W KR2012011313 W KR 2012011313W WO 2013095062 A1 WO2013095062 A1 WO 2013095062A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
light
particles
polarization splitting
light absorbing
coating solution
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/KR2012/011313
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
박정호
김태수
김재진
이종병
정진미
신부건
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LG Chem Ltd
Original Assignee
LG Chem Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by LG Chem Ltd filed Critical LG Chem Ltd
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Priority to JP2014548681A priority patent/JP2015502581A/ja
Priority claimed from KR1020120151109A external-priority patent/KR101377296B1/ko
Publication of WO2013095062A1 publication Critical patent/WO2013095062A1/ko
Priority to US13/971,561 priority patent/US20140009823A1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/30—Polarising elements

Definitions

  • the present application relates to a method of manufacturing a polarization splitting element, a polarization splitting element, a light irradiation apparatus, a light irradiation method, and a method of manufacturing the aligned photoalignment film.
  • a liquid crystal alignment film used to arrange liquid crystal molecules in a certain direction has been applied to various fields.
  • a photo-alignment film which can arrange
  • a photo-alignment film may be prepared by orientationally ordering the photosensitive material by irradiating a layer of photosensitive material with light, for example, linearly polarized light.
  • polarization splitting elements In order to irradiate linearly polarized light onto the optical alignment layer, various kinds of polarization splitting elements may be used, and the polarization splitting elements may be manufactured by various methods.
  • an antireflection layer is formed on a substrate, a photoresist layer is formed on the antireflection layer, and the photosensitive agent layer is selectively exposed using a laser and then developed.
  • a method of manufacturing an ultraviolet polarization splitting device by forming a grid pattern and depositing a metal on the grid pattern is disclosed.
  • the present application provides a method of manufacturing a polarization splitting element, a polarization splitting element, a light irradiation apparatus, a light irradiation method, and a method of manufacturing the aligned photoalignment film.
  • An exemplary method of manufacturing a polarization splitting device may include forming irregularities on a substrate by a solution process, and the polarization splitting device thus produced may generate linearly polarized light in an ultraviolet region wavelength band.
  • the term "ultraviolet region” as used herein refers to a region of light having a wavelength of, for example, 250 to 350 nm, 270 to 330 nm, and 290 to 310 nm.
  • the method of manufacturing the ultraviolet polarization splitting device may include forming an iron part including a light absorbing material by a solution process.
  • the solution process refers to a coating process using a solution, and in one exemplary form, the solution process may include a Sol-Gel process.
  • a solution in a sol (Sol) state that is, a solution in which fine colloidal particles generated through hydrolysis and poly / condensation reactions using an organic metal precursor as a starting material are dispersed on an organic dispersant.
  • the sol is thickened to a certain concentration or more to form a solid network structure to gel the gel (Gel) of the solidified state
  • the process of coating As the coating solution in a sol state containing the light-absorbing nanoparticles or the precursor of the light-absorbing material may be applied, it may mean a coating process of forming a silicon coating layer by adding water to gel.
  • the iron part including the light absorbing material can be formed by a solution process without vacuum depositing the light absorbing material on the substrate, expensive vacuum deposition equipment is not required, and thus the economic efficiency of the process is improved, and the large area of the process can be improved. It can be implemented more efficiently.
  • FIG. 1 is a view sequentially showing a method of manufacturing an exemplary ultraviolet polarization splitting device
  • FIG. 2 is a view sequentially showing another embodiment of a method of manufacturing an exemplary ultraviolet polarizing splitting device.
  • the convex portion 141 forms a resist 120 in the form of a lattice having a predetermined gap on the substrate 110, and the coating solution is formed in the gap of the lattice. It can form by apply
  • the concave portion 142 formed by the convex portion 141 is coated with a thickness not exceeding the height of the convex portion 141. Since it is possible, the formation of the unevenness 140 having a desired pitch or height is easy, and since the etching process is not additionally necessary, efficiency can be increased in terms of economics of the process.
  • the term "lattice” has two or more grooves in the plane at regular intervals, whereby a plurality of concave portions 142 and convex portions 141 are formed in a stripe-shaped pattern arranged in parallel with each other. 140 means a structure.
  • the convex portion 241 includes a light absorbing material by applying the coating solution 220 to the substrate 210 by the above-described solution process.
  • a layer 220 of the coating solution may be formed, and a resist 230 may be formed on the layer 220 of the coating solution, and then formed by etching.
  • resist refers to an organic polymer material or a metal thin film coated on a portion where etching is not desired in order to etch only a desired portion.
  • the coating solution 130, 220 may include light absorbing particles or precursors of the light absorbing material, and preferably include both light absorbing particles and precursors of the light absorbing material.
  • the average particle diameter of the light absorbing particles may vary depending on the pitches, widths, or heights of the convex portions 141 and 241 and the concave portions 142 and 242 of the ultraviolet polarization splitting element 100 and 200 to be desired. However, for example, it may be particles having an average particle diameter of 100 nm or less. When the average particle diameter of the particles exceeds 100 nm, the size of the average particle diameter of the particles is similar to or larger than the width and width of the recesses and convex portions of the resists 120 and 230, and thus may not form a desirable pattern. Since the scattering phenomenon of light with respect to the ultraviolet wavelength becomes worse in the polarized light splitting elements 100 and 200, effective ultraviolet separation characteristics cannot be expected.
  • the lower limit of the average particle diameter of the particles is preferably used because the particles having a smaller particle size than the widths of the convex portions 141 and 241 of the manufactured polarization splitting elements 100 and 200 are not particularly limited, but are considered in view of manufacturability. For example, it may be 3 nm.
  • the light absorbing particles are particularly limited as long as they are particles that can absorb light in the ultraviolet region, for example, particles having a refractive index of 1 to 10 and a extinction coefficient of 0.5 to 10 for a wavelength of 300 nm.
  • One or two or more alloys selected from the group consisting of particles may be used, and preferably titanium dioxide (TiO 2 ) particles may be used, but is not limited thereto.
  • the absorption coefficient is excellent in the ultraviolet region of 1 or more, so that the polarization degree may be excellent in the ultraviolet region. Since degradation is reduced, durability can also be improved.
  • Exemplary particles may have a spherical shape or a polyhedron close to a pyramid (tetrahedron), cube (hexahedron) or more spheres, and as another exemplary form, may be disc-shaped, elliptic-shaped, rod-shaped. However, it is not particularly limited.
  • the density of the light absorbing particles is relatively low so that the lower portion of the gap of the uniform film or lattice may not be uniformly filled. This may make it difficult to control in the process of filling the gaps of the lattice or obtaining a uniform thin film.
  • the solvent used to disperse the light absorbing particles may be used a variety of solvents depending on the type of light absorbing particles, it is not particularly limited.
  • distilled water alcohol solvents such as methanol, ethanol, butanol, isopropyl alcohol, ethoxy acetate, etc. may be used as the polar solvent, and toluene, xylene, hexane, octane, etc. may be used as the nonpolar solvent. have.
  • the precursor of the light absorbing material may form fine particles having a small particle size by the hydrolysis and condensation reaction, using the fine particles formed by the precursor of the light absorbing material as described above
  • the precursor of the light absorbing material may be used in the sol-gel process to form a pattern.
  • the precursor of the light-absorbing material is a film of the light-absorbing material or the light-absorbing particles of the light-absorbing material satisfying the above-described range of refractive index and absorption coefficient range by the hydrolysis and condensation reaction during the sol-gel process. If it is a precursor which can be formed, it will not specifically limit, For example, 1 or more types chosen from the group which consists of a titanium alkoxide, a zirconium alkoxide, tungsten alkoxide, tin alkoxide, zinc alkoxide, cesium alkoxide, iridium alkoxide, and a silicon alkoxide. It may be used, preferably titanium alkoxide or silicon alkoxide may be used, but is not limited thereto.
  • the precursor of the light absorbing material in the coating solution (130,220), for example, 1 to 40 parts by weight, 5 to 30 parts by weight, 20 to 35 parts by weight, 10 to 25 parts by weight based on 100 parts by weight of the coating solution May be included.
  • the precursor of the light absorbing material is included in less than 1 part by weight, the amount of the organic compound in the coating solution is relatively increased, so that the volume shrinkage is very large in the sintering process for removing the organic compound in the coating solution during the solution process using the precursor.
  • the coating solution 130 and 220 may be a sol-gel solution including an alcohol solvent and an acid or base catalyst, in addition to the precursor of the light absorbing material described above.
  • the alcohol solvent may include one or more alcohols selected from the group consisting of isopropanol, methanol, ethanol, butanol, and the like.
  • the alcohol-based solvent may be included, for example, 50 to 90 parts by weight, 60 to 80 parts by weight, 70 to 75 parts by weight based on 100 parts by weight of the sol-gel coating solution.
  • the alcoholic solvent is included in less than 50 parts by weight, it is difficult to generate a precipitate and a film or a lattice having a uniform film.
  • the finally formed absorbing material that is, the content of solid content is small, thus the continuous pattern Or it may be difficult to form a lattice.
  • the acid or base catalyst is not particularly limited, but may include, for example, at least one selected from the group consisting of hydrochloric acid, nitric acid, acetic acid, ammonia, potassium hydroxide, an amine compound, and the like.
  • an acid catalyst can be used because the metal oxide precursor can increase the stability of the oxide derivative under acidic conditions, thereby preventing precipitation and inducing uniform gelation, in which case the sol-gel solution above
  • the pH of the appropriate pH value may vary depending on the type of precursor of the light absorbing material. For example, stability of the precursor solution at pH 2 to 5 can be obtained.
  • the acid or base catalyst may be included in, for example, 1 to 30 parts by weight, 5 to 20 parts by weight, and 10 to 15 parts by weight based on 100 parts by weight of the sol-gel coating solution. If the content is less than 1 part by weight, the solution may have a problem of rapid increase in viscosity due to rapid hydration and condensation reaction with moisture in the air. If the content is more than 30 parts by weight, gelation by the hydration reaction and condensation reaction may be delayed, thereby causing A thin film cannot be obtained or the content of organic compounds in the coating solution becomes relatively large, which can make it difficult to obtain the desired film and lattice shapes due to large volume shrinkage after the sintering process.
  • the coating solution (130, 220) is also a precursor of the light-absorbing material and in order to relatively alleviate the volume shrinkage due to the removal of the precursor of the light-absorbing material or the organic compound of the light-absorbing material in the sintering process to be described later It may include all of the light absorbing particles.
  • the coating solution 130 and 220 may include light absorbing particles including a material which is the same as or different from the light absorbing material formed by the dehydration and condensation reaction between the precursor of the light absorbing material and the precursor of the light absorbing material.
  • the mixed solution may be used, preferably, the light absorbing particles may include the same material as the light absorbing material formed by the precursor of the light absorbing material.
  • the light absorbing particles include the same kind of material as the light absorbing material formed by the precursor of the light absorbing material, the phase separation phenomenon between the heterogeneous light absorbing particles and the light absorbing precursor mixture in the high temperature sintering process. This can minimize the non-uniform composition.
  • the weight ratio of the light absorbing particles to the precursor of the light absorbing material is, for example, 0.1 to 50 parts by weight, 1 to 30 parts by weight, preferably 5 to 20 parts by weight based on 0.1 to 50 parts by weight of the precursor of the light absorbing material. It may be included in parts by weight.
  • the light absorbing particles are included in an amount exceeding 50 parts by weight, the content of solids in the finally formed light absorbing material becomes relatively large, so that it may be difficult to effectively fill the gaps in the gap between the resist gratings, and the uniform thin film and the highly reliable fine pattern Can be difficult to form.
  • the particles when the particles are included in less than 0.1 part by weight it may be difficult to obtain the effect by the relaxation of the volume shrinkage.
  • the particles may have a core shell structure.
  • the particles may comprise a core comprising a metal or metal alloy and a shell that is external to the core and that includes a metal or metal alloy that is different from the organic compound, metal oxide or metal or metal alloy of the core.
  • the core-shell particles may have a large specific surface area, thereby preventing aggregation or condensation between the particles and increasing dispersibility of the particles.
  • the organic compound may be a ligand or a polymer compound bonded to the outside of the core.
  • oleic acid oleic acid
  • stearic acid stearic acid
  • palmaic acid palmic acid
  • 2-hexadecanone 2-hexadecanone
  • 1-octanol 1-octanol
  • span 80 Span 80
  • dodecylaldehyde 1,2-epoxydodecane, 1,2-epoxyhexane, 1,2-epoxyhexane, arachidyl dodecanoate
  • the polymer compound may be a fluoropolymer, polyethylene glycol, polymethyl methacrylate, polylactic acid, polyacrylic acid, polysulfide, or polyethylene oxide. (polyethylene oxide), at least one selected from block copolymers containing at least one functional group and nitrocellulose may be exemplified, but is not limited thereto.
  • the coating solutions 130 and 220 may be applied to the gaps of the lattice or the substrates 110 and 210 using, for example, coating methods well known in the art, such as spin coating, dip coating, spray coating, and bar coating. ) May be applied on, but is not limited thereto.
  • the solution process may further include a sintering process for removing the solvent in the coating solution (130,220).
  • the coating solution 130 or 220 may be applied to a gap between the lattice of the resist 120 or by applying the coating solution 130 and 210 on the substrate 110 and 210, and then heating the coating solution 130 or 220 at a predetermined temperature condition.
  • the temperature conditions for heating the coating solution (130,220) in the above may vary depending on the type of the solvent to form the solution, the temperature range of 60 °C to 300 °C, for example, 80 °C to 250 °C, 100 °C to 200 It may be heated at a temperature of °C, 80 °C to 300 °C, 100 °C to 250 °C, 150 °C to 300 °C.
  • the solvent in the lattice or film formed by the gelation of the precursor is not completely removed, it is difficult to form a lattice or film having a uniform shape in the sintering process, if the temperature exceeds 300 °C sudden evaporation of the solvent Defects such as local pores may be formed in the formed film or lattice.
  • the gap between the light absorbing particles can be narrowed, the density of the light absorbing material in the convex portions (141, 241) can be increased, and the bonding degree between the light absorbing particles can be improved. Increase the physical stability.
  • the precursor of the light absorbing material or the organic material bound to the light absorbing particles may be completely removed by the sintering process, and a crystal structure having excellent absorbance may be formed in the ultraviolet wavelength band.
  • the resists 120 and 230 may be formed by various methods known in the art, for example, photo lithography, nano imprint lithography, soft lithography. lithography or interference lithography may be used.
  • a mask may be applied after applying a resist material on the substrates 110 and 220 or the layer 220 of the coating solution including the light absorbing material. It may be formed by a method of developing after exposure to a desired pattern using a, but is not limited thereto.
  • the convex portion 241 is formed by an etching process such as dry or wet etching using the resist 230 formed on the layer 220 of the coating solution as a mask as described above. can do.
  • the wet etching means a method of etching the layer 220 of the coating solution by using an etching solution, for example, a strong basic solution such as potassium hydroxide (KOH), tetramethylammonium hydroxide (TMAH), HF and The method may be performed by immersing the layer 220 of the coating solution in an etching solution using the same strong acid solution or a mixture of hydrofluoric acid (HF), nitric acid (HNO 3), acetic acid (CH 3 COOH), and the like.
  • an additive such as IPA (Isopropylalcohol) or a surfactant may be added to the etching solution.
  • the polarization splitting device 100 and 200 has a polarization degree even though it is not suitable to form a pattern having a high aspect ratio. Since the aspect ratio is not high because it includes a light absorbing material having the above-described refractive index and the extinction coefficient required to obtain the concave-convex (140,240) can be formed using wet etching. In this case, the process cost is significantly reduced and the process speed may be faster than dry etching.
  • the layer 220 of the coating solution may selectively use isotropic etching or anisotropic etching according to the crystal direction. For example, when wet etching is performed on the layer 220 of the coating solution having a crystal orientation of 100, isotropic etching is performed with the same etching rate in all directions. However, in the case where the crystallographic direction of the layer 220 of the coating solution is 110, when the strong base such as potassium hydroxide (KOH) is used, the 111 direction becomes virtually non-etched, and as a result, the anisotropy is performed in only one direction. Etching can be implemented. Therefore, by using such a characteristic, anisotropic etching having a high aspect ratio can be realized even through wet etching.
  • KOH potassium hydroxide
  • the dry etching is a method of etching the layer 220 of the coating solution using a gaseous gas, for example, ion beam etching, RF sputter etching, reactive ion etching or plasma etching
  • a gaseous gas for example, ion beam etching, RF sputter etching, reactive ion etching or plasma etching
  • Known dry etching may be used, but is not limited thereto.
  • the resist 220 may be formed before forming the layer 220 of the coating solution and forming the resist 230 in order to increase the ease of etching.
  • a hard mask layer may be further formed between 230 and the layer 220 of coating solution.
  • the hard mask layer is not particularly limited as long as the resist 230 is well etched but is less etched than the layer 220 of the coating solution.
  • Cr, Ni, SiN, SiO 2, etc. may be used. Can be used.
  • the hard mask layer is additionally inserted, since the etching rate is significantly higher than when only the resist 230 is used as the etching mask, a pattern having a high aspect ratio can be easily manufactured.
  • the resist 230 may be removed.
  • the hard mask layer may also be removed after the unevenness 240 is formed.
  • the resist 230 or the hard mask layer is not particularly limited.
  • the resist 230 or the hard mask layer may be removed through a resist burning process or a dry etching process through heating.
  • the heating temperature may vary depending on the light absorbing material or the precursor of the light absorbing material to be used, for example, 250 ° C. to 900 ° C., 300 ° C. to 800 ° C., and 350 ° C. to 700 ° C. It may be carried out in a temperature range of °C, 300 °C to 500 °C, 350 °C to 600 °C, 400 °C to 800 °C, or 450 °C to 900 °C.
  • the heating temperature is less than 250 °C the removal of the organic material is not completed may cause a decrease in durability, if it exceeds 900 °C the light absorption characteristics in the ultraviolet region may be reduced by the change in the metal oxide crystal phase, in particular the heating temperature is In the case of 350 ° C. to 700 ° C., the sol-gel coating solution 130 and 220 may effectively remove the precursor of the light absorbing material and the organic compound bound to the light absorbing nanoparticles, thereby activating light absorption in the ultraviolet region. have.
  • the surface absorbing material introduced to disperse the light absorbing material or the precursor of the light absorbing material may be removed together with the resist 230.
  • the convex portion may be formed such that the dielectric material is present in the recessed portion formed by the convex portion.
  • the dielectric material present in the convex portion and the recess portion may be formed such that a in Formula 1 is 0.74 to 10 and b is 0.5 to 10.
  • Equation 1 i is an imaginary unit
  • n 1 is the refractive index for light of any length of wavelength of 250 nm to 350 nm of the dielectric material, for example, 300 nm wavelength
  • n 2 is a refractive index of light having a wavelength of any length among the wavelengths of the 250 nm to 350 nm ultraviolet region of the convex portions 141 and 241, for example, a wavelength of 300 nm
  • W is the width of the convex portions 141 and 241. Is the pitch of the convex portions 141 and 241.
  • Polarization splitting elements 100 and 200 having high polarization degrees of 0.6 or more, 0.7 or more and 0.9 or more can be obtained.
  • the upper limit of the polarization degree value is not particularly limited, but may have a value of 0.98 or less, 0.95 or less, or 0.93 or less in consideration of economical efficiency of the manufacturing process.
  • the term "polarization degree” means the intensity of polarized light with respect to the intensity of light to be irradiated, and is calculated as in Equation 3 below.
  • Tc is the transmittance of the polarization splitting element (100,200) of the light of the wavelength of 250 nm to 350 nm polarized in the direction orthogonal to the convex portions (141,241), Tp in a direction parallel to the convex portions (141,241)
  • parallel means substantially parallel
  • vertical means substantially vertical.
  • the irregularities 140 and 240 may be formed such that c in the following Equation 2 is 1.3 to 10 and d is 0.013 to 0.1.
  • Equation 2 i is an imaginary unit, n 1 is the refractive index for light of any length of wavelength of 250 nm to 350 nm of the dielectric material, for example, 300 nm wavelength, n 2 is a refractive index with respect to light having a length of one of wavelengths in the ultraviolet region of 250 nm to 350 nm of the convex portions 141 and 241, for example, 300 nm wavelength, and W is the width of the convex portions 141 and 241, P is the pitch of the convex portions 141 and 241.
  • the concave and convex portions 140 and 240 may have an appropriate transmittance for excellent polarization separation characteristics.
  • the height of can be made low.
  • the unevenness (140,240) is a of 0.74 to a is 0.74 to 10
  • b is 0.5 to 10
  • c of the formula 2 is 1.3 to 10
  • d may be formed to be 0.013 to 0.1.
  • Equations 1 and 2 i is an imaginary unit
  • n 1 is the refractive index of the light of any length of the wavelength of the ultraviolet region of 250 nm to 350 nm, for example, 300 nm wavelength of the dielectric material
  • n 2 is the refractive index of light of any length among wavelengths of 250 nm to 350 nm of the convex portions 141 and 241, for example, 300 nm wavelength
  • W is the width of the convex portions 141 and 241.
  • P is the pitch of the convex portions 141 and 241.
  • the pitch P of the convex portions 141 and 241 is not particularly limited, but, for example, 50 nm to 200 nm, 100 nm to 180 nm, 110 nm to 150 nm, 120 nm to 150 nm , 130 nm to 150 nm or 140 nm to 150 nm.
  • the ratio H / P of the height H of the convex portions 141 and 241 to the pitch P of the convex portions 141 and 241 is the pitch of the lattice of the polarization splitting elements 100 and 200 implemented in the ultraviolet region.
  • the line width for example, it can be formed to 0.3 to 1.5, 0.4 to 1, 0.5 to 1.2, 0.6 to 1.3 or 0.8 to 1.5.
  • the ratio (H / P) of the height H of the convex portion to the pitch P of the convex portions 141 and 241 is less than 0.6, a problem of insufficient light absorption may occur. Not only is it difficult, but even in actual fabrication, the degree of polarization is excellent while the light transmission, which has the greatest effect on the speed of the photoalignment process, can be significantly reduced.
  • the height H of the convex portions 141 and 241 is not particularly limited, but for example, 20 nm to 300 nm, 50 nm to 200 nm, 100 nm to 150 nm, 150 nm to 250 nm or 200 nm to 280 nm It can be formed as.
  • the height H of the convex portions 141 and 241 exceeds 300 nm, the amount of light absorbed increases, so that the absolute amount of light required for photo alignment may be lowered.
  • the height (H) of the convex portions (141, 241) is formed within the above-mentioned range, the amount of light absorbed is not much, it is possible to manufacture a suitable polarization separation element (100,200), the polarization separation element (100,200) excellent ultraviolet While maintaining the transmittance, it is possible to implement a smooth polarization separation performance.
  • the aspect ratio may be increased to prevent the ease of pattern fabrication.
  • the width W of the convex portions 141 and 241 is not particularly limited, but may be, for example, 10 nm to 160 nm.
  • the pitch of the convex portions 141 and 241 is 50 nm to 150 nm.
  • it may be formed from 10 nm to 120 nm, 30 nm to 100 nm, 50 nm to 80 nm.
  • the irregularities 140 and 240 may be formed so that the fill-factor satisfies 0.2 to 0.8, for example, satisfies 0.3 to 0.6, 0.4 to 0.7, 0.5 to 0.75, or 0.45. It can be formed to.
  • the fill factor of the unevenness 140 and 240 satisfies the numerical range, smooth polarization separation performance may be realized, and the amount of light absorbed may not be much, thereby preventing the polarization characteristics of the polarization separation elements 100 and 200 from being lowered.
  • the term "fill-factor" of the irregularities 140 and 240 is a ratio (W / P) of the width W of the convex portions 141 and 241 to the pitch P of the convex portions 141 and 241.
  • said "polarization characteristic” means the characteristic in which P polarization is transmitted among the components of the light irradiated to the polarization separation elements 100 and 200, and S polarization is absorbed or reflected by the polarization separation elements 100 and 200.
  • S polarized light means a component having an electric field vector parallel to the grating among incident light incident on the absorption type polarizing plate, and "P polarized light” has an electric field vector orthogonal to the grating among the incident light. Means an ingredient.
  • the present application also relates to a polarization splitting element.
  • FIG. 3 is a diagram schematically showing a cross section of an exemplary polarization splitting element 100
  • FIG. 4 is a diagram schematically showing an upper surface of an exemplary polarization splitting element 100
  • the polarization splitting element 100 may include an uneven portion 140 having a convex portion 141 including a light absorbing material and a concave portion 142 having a dielectric material therein.
  • the term “concave-convex” refers to a structure (see FIG. 4) in which a plurality of stripe-shaped patterns in which a plurality of concave portions 142 and convex portions 141 are formed are arranged in parallel with each other, and used herein.
  • P means the distance which added the width W of the said convex part 141, and the width of the recessed part 142 (refer FIG. 4), and the term “height” used in this specification is said Mean height (H) of the convex portion 141 (see Fig. 3).
  • the exemplary polarization splitting element 100 may include the unevenness 140, and the unevenness 140 may have the uneven portion 142 and the uneven portion 141.
  • the convex portion 141 may include a light absorbing material.
  • the light absorbing material has a refractive index of 1 to 10, for example, 1.3 to a wavelength of any one of wavelengths in the ultraviolet region of 250 nm to 350 nm, for example, a wavelength of 300 nm. 8, 1.5 to 9, 2 to 7 or 3 to 4.
  • the polarization splitting element 100 formed of a light absorbing material having a refractive index of less than 1 may not have an excellent extinction ratio.
  • the term "Extinction Ratio" means Tc / Tp, and the higher the extinction ratio, the better the polarization plate.
  • Tc is the transmittance of the light of the wavelength polarized in the direction orthogonal to the convex portion 141 to the polarization splitting element 100
  • Tp is the polarization separation of light polarized in the direction parallel to the convex portion 141 It means the transmittance to the device 100.
  • the light absorbing material has an absorption coefficient of 0.5 to 10, for example, 1 to 5, 1.2 to 7, 1.3 to 5, for light having a wavelength of 250 nm to 310 nm, for example, a wavelength of 300 nm. Or 1.5 to 3.
  • the convex portion 141 is formed using a material having the absorbance coefficient within the numerical range, the extinction ratio of the polarization splitting element 100 may be increased and the total transmittance may be excellent.
  • the light absorbing material having a refractive index of 250 nm to 310 nm, for example, 300 nm of light, having a refractive index of 1 to 10 and satisfying an absorption coefficient of 0.5 to 10 is included in the convex portion 141.
  • the light in the ultraviolet region may be polarized without being limited to the pitch of the convex portion 141. That is, since the convex portion 141 includes the light absorbing material, the refractive index of the light wavelength region of 250 nm to 350 nm, for example, 300 nm is 1 to 10, and the absorption coefficient is 0.5 to 10.
  • the dependence on the pitch P may be lower than that of the reflective material such as aluminum.
  • the pitch of the convex portion 141 formed of the light absorbing material in order to polarize light in the ultraviolet region having a short wavelength is, for example, 50 nm to 200 nm, 100 nm to 180 nm, 110 nm to 150 nm, 120 nm. To 150 nm, 130 nm to 150 nm, or 140 nm to 150 nm.
  • the pitch P exceeds 200 nm, which is about 1/2 of the 400 nm light wavelength region, polarization separation in the ultraviolet region may not occur.
  • the convex portion 141 also has a refractive index and an extinction coefficient in the above-described range, and thus has excellent ultraviolet absorbing ability and excellent extinction ratio even at a shorter wavelength than aluminum. 100) can be prepared.
  • the oxidation temperature of the light absorbing material may be 400 °C or more, for example, 500 °C or more, 600 °C or more, 700 °C or more, 800 °C or more.
  • the polarization splitting element 100 can maintain the excellent polarization degree without being deformed. There is.
  • the light absorbing material has a refractive index and an extinction coefficient in the above-described range
  • various materials known in the art may be used, and for example, silicon, titanium oxide, zinc oxide, zirconium oxide, tungsten, Tungsten oxide, gallium arsenide, gallium antimonide, aluminum gallium arsenide, cadmium telluride, chromium, molybdenum, nickel, gallium phosphide, indium gallium arsenide, indium phosphide, indium antimonide, cadmium zinc telluride, tin oxide, Cesium oxide, titanium strontium oxide, silicon carbide, iridium, iridium oxide or zinc selenium telluride may be used, but is not limited thereto.
  • a dielectric material may be present in the recessed portion 142 of the unevenness 140.
  • An exemplary refractive index of the dielectric material for light of 250 nm to 350 nm wavelength may be 1 to 3.
  • the dielectric material is not particularly limited as long as it has a refractive index in the above-described range, and examples thereof include silicon oxide, magnesium fluoride, silicon nitride, air, and the like. In one example, when the dielectric material is air, the recessed portion 142 of the unevenness 140 may be substantially empty.
  • the substrate 110 included in the polarization splitting element 100 and supporting the unevenness 140 may be, for example, quartz, UV-transparent glass, or polyvinyl alcohol (PVA). It may be a substrate formed from a material such as poly carbonate (Poly Carbonate), ethyl vinyl acetate (Ethylene Vinyl Acetate, EVA). Exemplary UV transmittance of the substrate 110 may be, for example, 70% or more, 80% or more, 90% or more. When the light transmittance is in the above-described range, the UV transmittance of the polarization splitting element is also improved to increase the optical orientation. It is possible to produce a photo-alignment film having excellent qualities.
  • the substrate 110 has excellent light transmittance of not only visible light but also an ultraviolet wavelength band of 200 nm in a range of 85% to 90% or more, and quartz (Quartz) resistant to heat emitted from a lamp for a long time is emitted from the lamp 110. Can be used).
  • Exemplary extinction ratio of the polarization splitting device 100 may be 2 or more, for example, may have a value of 5 or more, 10 or more, 50 or more, 100 or more or 500 or more.
  • the upper limit of the extinction ratio is not particularly limited, but may be, for example, 2000 or less, 1500 or less, or 1000 or less in consideration of manufacturing processes and economic aspects.
  • the polarization splitting device 100 has an extinction ratio of 2 to 2000, for example, 5 to 1500, 10 to 1500, 50 to 2000, 500 to 1500, or 100 in a wavelength range of 250 nm to 350 nm having a short wavelength. To 2000.
  • the polarization splitting element 100 can exhibit excellent polarization performance in the visible region as well as the ultraviolet region.
  • the extinction ratio can be improved to more than 2000.
  • the polarization splitting device having an extinction ratio of 2000 or more is not practical in meaning. Increasing the height at the pitch increases aspect ratio, which can significantly reduce productivity in terms of processing.
  • the present application also relates to an apparatus including the polarization splitting element, for example, a light irradiation apparatus.
  • the exemplary device may include equipment in which the polarization splitting element and the irradiated object are mounted.
  • the polarization splitting element may be a polarizing plate.
  • the polarizing plate can be used, for example, to produce light polarized in a straight line from light emitted from a light source.
  • the polarizing plate may be included in the device such that light irradiated from the light source is incident on the polarizing plate so that light transmitted through the polarizing plate may be irradiated back to the mask.
  • the polarizing plate may be present at a position where the light irradiated from the light source can be incident on the polarizing plate after being collected by the light collecting plate.
  • any one capable of producing linearly polarized light from light emitted from the light source can be used without particular limitation.
  • a polarizing plate any one capable of producing linearly polarized light from light emitted from the light source can be used without particular limitation.
  • a polarizing plate a glass plate, a wire grid polarizing plate, etc. which are arrange
  • the apparatus may further include a photoalignment mask between the equipment to which the irradiated object is mounted and the polarization splitting element.
  • the mask for example, may be installed so that the distance to the surface of the subject mounted on the equipment is about 50 mm or less.
  • the distance may be, for example, greater than 0 mm, or greater than 0.001 mm, greater than 0.01 mm, greater than 0.1 mm, or greater than 1 mm.
  • the distance may be 40 mm or less, 30 mm or less, 20 mm or less, or 10 mm or less.
  • the distance between the surface of the object and the mask can be designed in various combinations of the above upper and lower limits.
  • the type of equipment to which the subject is mounted is not particularly limited, and may include all kinds of equipment designed to stably maintain the subject during light irradiation.
  • the apparatus may further include a light source capable of irradiating light with a mask.
  • a light source capable of irradiating light with a mask.
  • the light source may be a light source capable of irradiating ultraviolet light, and a high pressure mercury ultraviolet lamp, a metal halide. Lamps or gallium ultraviolet lamps and the like can be used.
  • the light source may comprise one or a plurality of light irradiation means.
  • the number or arrangement of the irradiation means is not particularly limited.
  • the light irradiation means forms two or more rows, and the light irradiation means positioned in any one of the two or more rows and the other adjacent to any one of the rows.
  • the light irradiation means located in the rows may be arranged so as to overlap each other.
  • the overlap between the light irradiation means means that the line connecting the center of the light irradiation means in one column and the light irradiation means in another column adjacent to one column is not parallel to the direction perpendicular to each column. While being formed in a direction (direction inclined at a predetermined angle), it may mean that the irradiation area of the light irradiation means overlaps with each other in a direction perpendicular to each column.
  • FIG. 5 is a diagram for illustratively explaining the arrangement of the above light irradiation means.
  • the some light irradiation means 10 is arrange
  • the center of the first and second light irradiation means is determined.
  • the line P to connect is formed so as not to be parallel to the line C formed in the direction perpendicular
  • the irradiation area of the 1st light irradiation means and the irradiation area of the 2nd light irradiation means overlap by the range of Q in the direction perpendicular
  • the light amount of light irradiated by the light source can be kept uniform.
  • the extent to which any one of the above light irradiation means and the other light irradiation means overlap, for example, the length of Q in Fig. 5 is not particularly limited.
  • the degree of overlap may be about 1/3 to 2/3 of the diameter of the light irradiation means, for example, L in FIG. 5.
  • the apparatus may further comprise one or more light collecting plates for the adjustment of the amount of light emitted from the light source.
  • the light collecting plate may be included in the apparatus, for example, after the light irradiated from the light source is incident and collected by the light collecting plate, the collected light can be irradiated with the polarization splitting element and the mask.
  • the light collecting plate if it is formed so as to collect light irradiated from the light source, a constitution commonly used in this field can be used.
  • As the light collecting plate a lenticular lens layer and the like can be exemplified.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a light irradiation apparatus.
  • the apparatus of FIG. 8 includes the equipment 60 which mounts the light source 10, the light condensing plate 20, the polarizing plate 30, the mask 40, and the to-be-irradiated object 50 which were arrange
  • light irradiated from the light source 10 first enters the light collecting plate 20, is collected, and then enters the polarizing plate 30 again.
  • the light incident on the polarizing plate 30 may be generated as light linearly polarized, incident to the mask 40, guided by the opening, and irradiated onto the surface of the irradiated object 50.
  • This application relates to a light irradiation method.
  • An exemplary method may be performed using the above-described light irradiation apparatus.
  • the method may include mounting the object to the equipment on which the object is mounted, and irradiating light to the object through the polarization splitting element and the mask.
  • the irradiated object may be an optical alignment layer.
  • the light irradiation method may be a method of manufacturing an aligned photoalignment film.
  • the photoalignment layer having an orientation is expressed by aligning a photosensitive material included in the photoalignment layer in a predetermined direction by irradiating linearly polarized light through a polarization separation element and a mask while the photoalignment layer is fixed to the equipment. Can be prepared.
  • the kind of the photo-alignment film that can be applied to the method is not particularly limited.
  • various kinds of photo-alignment compounds are known which can be used for forming a photo-alignment layer as a compound including a photosensitive residue, and all of these known materials can be used for forming the photo-alignment layer.
  • Photo-alignment compounds include, for example, compounds aligned by trans-cis photoisomerization; Compounds aligned by photo-destruction, such as chain scission or photo-oxidation; Compounds ordered by photocrosslinking or photopolymerization such as [2 + 2] addition cyclization ([2 + 2] cycloaddition), [4 + 4] addition cyclization or photodimerization; Compounds aligned by photo-Fries rearrangement or compounds aligned by ring opening / closure reaction may be used.
  • the compound aligned by trans-cis photoisomerization for example, azo compounds or stilbenes, such as sulfated diazo dyes or azo polymers, may be exemplified.
  • cyclobutane tetracarboxylic dianhydride cyclobutane-1,2,3,4-tetracarboxylic dianhydride
  • aromatic polysilane or polyester polystyrene or polyimide and the like
  • polystyrene or polyimide and the like can be exemplified.
  • a compound aligned by photocrosslinking or photopolymerization a cinnamate compound, a coumarin compound, a cinnanam compound, a tetrahydrophthalimide compound, a maleimide compound , Benzophenone compounds, diphenylacetylene compounds, compounds having chalconyl residues (hereinafter referred to as chalconyl compounds) or compounds having anthracenyl residues (hereinafter referred to as anthracenyl compounds) as photosensitive residues;
  • chalconyl compounds compounds having chalconyl residues
  • anthracenyl compounds compounds having anthracenyl residues
  • examples of the compounds aligned by the optical freeze rearrangement include aromatic compounds such as benzoate compounds, benzoamide compounds, and methacrylamidoaryl methacrylate compounds.
  • the compound aligned by the ring-opening / ring-closure reaction such as a spiropyran compound A [4 + 2] ⁇ - electron system ([4 + 2] ⁇ -electronic system), but may be exemplified by compounds such as sorting by a ring opening / ring-closure reaction of, without being limited thereto.
  • the photoalignment film can be formed through a known method using such a photoalignment compound.
  • the photo-alignment film can be formed on a suitable supporting substrate using the compound, and the photo-alignment film can be applied to the method while being transported by equipment capable of mounting the subject, for example, a roll. .
  • the photoalignment film to which light is irradiated through the polarization splitting element and the mask may be a photoalignment film subjected to a primary alignment treatment.
  • the primary alignment treatment can be carried out by irradiating the entire surface of the photoalignment film, for example, the photoalignment film, before irradiating light through a mask with ultraviolet light linearly polarized in a predetermined direction through a polarization splitting element. have.
  • the light When the light is irradiated to the primary alignment-treated photoalignment film through a mask, but irradiated with polarized light in a different direction than the first alignment treatment, the light is irradiated only to the region of the photo-alignment film corresponding to the opening, The photo-alignment compound is rearranged, and thus the photo-alignment layer in which the alignment direction of the photo-alignment compound is patterned can be manufactured.
  • the orientation of the alignment layer is determined by the polarization direction of the light finally irradiated. Accordingly, after the primary alignment is performed by irradiating linearly polarized ultraviolet rays in a predetermined direction through the polarization splitting element through the polarization splitting element, the photoalignment layer is exposed to linearly polarized light in a direction different from that used in the primary alignment treatment only through a mask. In this case, the orientation of the alignment layer may be changed in a direction different from the direction at the time of the primary alignment treatment only at a predetermined portion to which light is irradiated. Accordingly, a pattern including at least a first alignment region having a first alignment direction and a second alignment region having a second alignment direction different from the first alignment direction, or two or more kinds of alignment regions having different alignment directions are formed on the optical alignment layer. Can be formed.
  • the angle formed by the polarization axis of the linearly polarized ultraviolet light irradiated during the primary alignment and the polarization axis of the linearly polarized ultraviolet radiation irradiated during the secondary orientation performed through the mask after the first alignment may be vertical.
  • vertical may mean substantially vertical.
  • the optical alignment film manufactured by controlling the polarization axes of the light irradiated at the primary and secondary orientations may be used, for example, in an optical filter capable of realizing a stereoscopic image.
  • an optical filter may be manufactured by forming a liquid crystal layer on the optical alignment film formed as described above.
  • the method for forming the liquid crystal layer is not particularly limited, and for example, after coating and orienting a liquid crystal compound capable of crosslinking or polymerization by light on the photoalignment film, the layer of the liquid crystal compound is irradiated with light to be crosslinked or polymerized to be formed. can do.
  • the layer of the liquid crystal compound is aligned and fixed according to the alignment of the photoalignment film, so that a liquid crystal film including two or more kinds of regions having different alignment directions can be produced.
  • the kind of liquid crystal compound applied to the photo-alignment film is not particularly limited and may be appropriately selected according to the use of the optical filter.
  • the liquid crystal compound may be aligned in accordance with the alignment pattern of the alignment layer existing below, and the phase difference characteristic of ⁇ / 4 by photocrosslinking or photopolymerization It may be a liquid crystal compound capable of forming a liquid crystal polymer layer.
  • phase difference characteristic of ⁇ / 4" may refer to a characteristic capable of retarding incident light by a quarter of its wavelength.
  • an optical filter capable of dividing incident light into left circularly polarized light and right circularly polarized light can be produced.
  • polymerizing the aligned liquid crystal compound are not specifically limited.
  • the alignment may be performed in such a manner as to maintain the liquid crystal layer at an appropriate temperature at which the compound may exhibit liquid crystallinity according to the kind of liquid crystal compound.
  • crosslinking or polymerization may be carried out by irradiating the liquid crystal layer with light at a level at which appropriate crosslinking or polymerization may be induced depending on the type of liquid crystal compound.
  • the manufacturing method of the polarization splitting device of the present application may be easy to manufacture the ultraviolet polarization splitting device in a large area as well as a simple manufacturing process and low manufacturing cost.
  • the polarization splitting device of the present application has excellent durability against ultraviolet rays and heat, and has low pitch dependence of polarization characteristics, thereby facilitating a manufacturing process and excellent polarization degree and extinction ratio even in a short wavelength region.
  • FIG. 1 is a view sequentially showing a method of manufacturing an exemplary ultraviolet polarization splitting device.
  • FIG. 2 is a view sequentially showing another embodiment of the method of manufacturing an exemplary ultraviolet polarization splitting device.
  • FIG 3 is a cross-sectional view illustrating an exemplary polarization splitting element.
  • FIG. 4 is a diagram schematically illustrating an upper surface of an exemplary polarization splitting element.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an arrangement of exemplary light irradiation means.
  • FIG. 6 is a view showing an exemplary light irradiation apparatus.
  • FIG. 7 and 8 are SEM photographs taken of exemplary polarization splitting elements manufactured according to Example 1 and Example 2.
  • FIG. 7 and 8 are SEM photographs taken of exemplary polarization splitting elements manufactured according to Example 1 and Example 2.
  • FIG. 9 is a graph comparing polarization characteristics of exemplary polarization splitting devices manufactured according to Examples 1 and 2 and Comparative Examples.
  • An acrylic resist (MR8010R, manufactured by Microresist) was coated on a 5 mm thick quartz substrate to form a 100 nm thick resist layer. After contacting the stamper formed with a 75 nm gap formed in advance on the resist layer, and heated to 160 °C temperature for 20 minutes, pressurized at a pressure of 40 bar to transfer the lattice of the stamper to the resist layer It was. Thereafter, the remaining film of the resist layer present in the recessed portion of the imprinted pattern was removed to prepare a resist having a lattice of 150 nm pitch.
  • the sol-gel coating solution prepared in Preparation Example 1 was spin-coated at 2000 rpm to uniformly fill the gap of the resist lattice with the sol-gel coating solution.
  • titanium oxide titanium dioxide, TiO 2
  • an acrylic resist MR8010R manufactured by Microresist
  • FIG. 8 is an SEM photograph showing the shape of an absorption type polarization split device manufactured in Example 2.
  • FIG. 8 is an SEM photograph showing the shape of an absorption type polarization split device manufactured in Example 2.
  • An aluminum layer was vacuum deposited to a thickness of 150 nm through a sputtering method on a 5 mm thick quartz substrate. Then, an acrylic resist (MR8010R manufactured by Microresist) was applied on the aluminum layer to form a resist layer having a thickness of 100 nm.
  • the lattice having a 75 nm gap prepared in advance on the resist layer was contacted with a stamper formed therein, and then heated to 160 ° C. for 20 minutes, and a pressure of 40 bar was applied to transfer the lattice of the stamper to the resist layer. Thereafter, the remaining film of the resist layer existing in the recessed portion of the imprinted pattern was removed to prepare a resist having a lattice of 150 nm pitch.
  • the patterning is performed to include aluminum in the convex portion, the height (H) of the convex portion is 50 nm, the width (W) is 75 nm, and the pitch (P).
  • UV polarization splitting device having a 150 nm) was prepared.
  • the refractive index and the extinction coefficient of the convex portion of the polarization splitting device were measured by irradiating light having a wavelength of 300 nm to the polarization splitting devices manufactured in Examples and Comparative Examples using spectroscopic ellipsometry equipment and oscillation modeling. Same as 1.
  • the transmittances of P-polarized light and S-polarized light of the ultraviolet polarization splitting device according to Examples 1 to 3 and Comparative Example were measured in the wavelength band of 200 to 400 nm using an Axo-scan polarized light transmission spectrometer. The measurement results are shown graphically in FIG. In FIG. 9, the x axis represents the wavelength of light (200 nm to 400 nm) and the y axis represents the light transmittance.
  • the convex portion of the polarization splitting element formed by depositing aluminum of Comparative Example showed a refractive index of less than 1 because the refractive index of the light having a wavelength of 300 nm is 0.28 and the absorption coefficient is 3.64.
  • the iron portion formed by titanium dioxide has a refractive index of 3.51 for light having a wavelength of 300 nm and an absorption coefficient of 1.07. Therefore, the refractive index of light having a wavelength of 300 nm has a refractive index of 1 to 10 and an absorption coefficient of 0.5 to 10. Appeared to meet the range of.
  • the polarization splitters manufactured according to Experimental Examples 1 and 2 have superior polarization characteristics in the ultraviolet region compared to the polarization splitters manufactured according to the comparative example.
  • the polarization splitting device according to the comparative example does not appear polarization characteristics, it can be seen that the polarization splitting devices manufactured according to Experimental Examples 1 and 2 have excellent polarization properties.

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Abstract

본 출원은 편광 분리 소자의 제조방법, 편광 분리 소자, 광조사 장치, 광 조사 방법 및 정렬된 광배향막의 제조 방법에 관한 것이다. 본 출원의 편광 분리 소자의 제조방법은 제조 공정이 단순하고, 제조 비용이 저렴할 뿐 아니라, 대면적으로 자외선 편광 분리 소자를 제조하는 것이 용이할 수 있다. 또한, 본 출원의 편광 분리 소자는 자외선 및 열에 대한 내구성이 우수하며, 편광 특성의 피치 의존성이 낮아 제조공정이 용이할 뿐만 아니라 단파장 영역에서도 우수한 편광도를 구현할 수 있다.

Description

편광 분리 소자의 제조방법
본 출원은 편광 분리 소자의 제조방법, 편광 분리 소자, 광조사 장치, 광 조사 방법 및 정렬된 광배향막의 제조 방법에 관한 것이다.
액정 분자를 일정 방향으로 배열하기 위해 사용되는 액정 배향막은 다양한 분야에 적용되고 있다. 액정 배향막으로는 광의 조사에 의해 처리된 표면으로서 인접하는 액정 분자를 배열시킬 수 있는 광배향막이 있다. 통상적으로 광배향막은 광감응성 물질(photosensitive material)의 층에 광, 예를 들면, 직선 편광된 광을 조사함으로써, 상기 광감응성 물질을 일정 방향으로 정렬(orientationally ordering)시켜서 제조할 수 있다.
상기 광배향막막에 직선 편광된 광을 조사하기 위하여, 다양한 종류의 편광 분리 소자가 이용될 수 있으며, 상기 편광 분리 소자는 다양한 방법에 의하여 제조될 수 있다.
예를 들어, 상기 편광 분리 소자로서 한국 공개 특허 제2011-0033025호 등에는 기판 상에 반사 방지층을 형성하고, 반사 방지층 위에 감광제층을 형성한 다음, 레이저로 감광제층을 선택적으로 노광한 후 현상하여 선격자 패턴을 형성하고, 상기 선격자 패턴 상에 금속을 증착하여 자외선 편광 분리 소자를 제조하는 방법이 개시되어 있다.
본 출원은, 편광 분리 소자의 제조방법, 편광 분리 소자, 광조사 장치, 광 조사 방법 및 정렬된 광배향막의 제조 방법을 제공한다.
예시적인 편광 분리 소자의 제조방법은, 기판 위에 요철을 용액 공정에 의하여 형성하는 것을 포함할 수 있으며, 이에 의해 제조된 편광 분리 소자는 자외선 영역 파장대역의 선편광된 광을 생성할 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 용어 「자외선 영역」은 예를 들면, 250 내지 350 nm, 270 내지 330 nm, 290 내지 310 nm의 파장을 가지는 빛의 영역을 의미 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여, 상기 편광 분리 소자에 대하여 자세히 설명한다.
하나의 예시에서, 상기 자외선 편광 분리 소자의 제조방법은 광흡수성 물질을 포함하는 철부를 용액 공정에 의하여 형성하는 것을 포함할 수 있다. 상기 용액 공정은 용액(solution)을 사용하는 코팅 공정을 의미하며, 하나의 예시적인 형태에서, 상기 용액 공정은 졸-겔 공정(Sol-Gel process)을 포함할 수 있다. 상기에서 졸-겔 공정은, 졸(Sol) 상태의 용액 즉, 유기 금속 전구체를 출발 물질로 하는 가수분해 및 중/축합 반응을 통하여 생성된 미세 콜로이드 입자가 유기 분산제 상에 분산되어 있는 상태의 용액에, 추가적으로 물을 첨가하고 가수분해 및 축합 반응을 일으켜 상기 졸이 일정 농도 이상으로 진해짐으로써 견고한 그물상 조직이 형성되어 굳어진 상태의 겔(Gel)로 겔화시켜 코팅하는 공정을 의미하며, 보다 구체적으로는 광흡수성 나노 입자 또는 상기 광흡수성 물질의 전구체를 포함하는 졸 상태의 코팅 용액을 도포하고, 물을 첨가하여 겔화시켜 실리콘 코팅층을 형성하는 코팅 공정을 의미할 수 있다. 상기와 같이 광흡수성 물질을 기판 위에 진공 증착하지 않고도 용액 공정에 의하여 광흡수성 물질을 포함하는 철부를 형성할 수 있으므로, 고가의 진공 증착 장비가 필요 없어 공정의 경제성이 향상되고, 공정의 대면적화를 보다 효율적으로 구현할 수 있다.
도 1은 예시적인 자외선 편광 분리 소자의 제조방법을 순차적으로 나타낸 도면이며, 도 2는 예시적인 자외선 편광 분리 소자의 제조방법의 또 다른 구현예를 순차적으로 나타낸 도면이다.
도 1에 예시적으로 나타나듯이, 본 출원의 제조방법에서 상기 철부(141)는, 기판(110) 위에 일정한 간극을 가지는 격자 형태로 레지스트(120)를 형성하고, 상기 격자의 간극에 상기 코팅 용액(130)을 전술한 용액 공정에 의해 도포함으로써, 형성할 수 있다. 상기와 같이, 레지스트(120)를 먼저 형성하고, 용액 공정을 통하여 철부(141)를 형성할 경우, 철부(141)에 의해 형성된 요부(142)에 철부(141)의 높이를 넘지 않는 두께로 코팅할 수 있으므로, 원하는 피치나 높이를 가지는 요철(140)의 형성이 용이하며, 식각 공정이 추가적으로 필요하지 않으므로, 공정의 경제적인 측면에서 효율성을 높일 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 용어 「격자」는 평면상에 일정 간격으로 2개 이상의 홈이 파여져 있으며, 이에 따라 복수의 요부(142)와 철부(141)가 형성된 스트라이프 형상의 패턴이 서로 평행하게 배열된 요철(140) 구조를 의미한다.
상기 제조방법의 또 다른 구현예로서, 도 2에 예시적으로 보여지듯이, 상기 철부(241)는 기판(210) 위에 코팅 용액(220)을 전술한 용액 공정에 의해 도포하여 광흡수성 물질을 포함하는 코팅 용액의 층(220)을 형성하고, 상기 코팅 용액의 층(220) 위에 레지스트(230)를 형성한 후 식각을 통해 형성할 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 용어 「레지스트」는 원하는 부위에만 식각을 하기 위하여 식각을 원하지 않는 부분에 피복되는 유기 고분자 물질 또는 금속 박막 등을 의미한다.
하나의 예시에서, 상기 코팅 용액(130,220)은 광흡수성 입자 또는 광흡수성 물질의 전구체를 포함할 수 있으며, 바람직하게는 광흡수성 입자 및 광흡수성 물질의 전구체를 모두 포함할 수 있다.
하나의 예시에서, 상기에서 광흡수성 입자의 평균 입경은 목적하고자 하는 자외선 편광 분리 소자(100,200)의 철부(141,241) 및 요부(142,242)의 피치, 폭 또는 높이에 따라 다를 수 있으며, 특별히 제한되는 것은 아니나, 예를 들면, 평균 입경이 100 nm 이하인 입자일 수 있다. 상기 입자의 평균 입경이 100 nm를 초과할 경우, 입자의 평균 입경의 크기가 레지스트(120,230)의 요부 및 철부의 폭과 크기가 비슷하거나 오히려 더 크므로 바람직한 패턴을 형성할 수 없을 뿐 아니라, 제조된 편광 분리 소자(100,200)에서 자외선 파장에 대한 빛의 산란 현상이 심해지므로, 효과적인 자외선 분리 특성을 기대할 수 없다. 상기 입자의 평균 입경의 하한은 제조된 편광 분리 소자(100,200)의 철부(141,241)의 폭에 비하여 작은 입경의 입자 사용이 바람직하므로, 특별히 제한되는 것은 아니나, 제조 가능성의 측면에서 고려하였을 때, 예를 들면, 3 nm일 수 있다.
또한, 상기 광흡수성 입자는 자외선 영역의 빛을 흡수할 수 있는 입자, 예를 들면, 300 nm의 파장에 대한 굴절률이 1 내지 10이고 흡광계수가 0.5 내지 10의 범위를 만족하는 입자라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들면, 산화 티탄 입자, 산화 아연 입자, 산화 지르코디움 입자, 산화 텅스텐 입자, 산화 주석 입자, 산화 세슘 입자, 스트론튬 산화 티탄 입자, 실리콘카바이드 입자, 이리듐 입자, 산화 이리듐 입자 및 실리콘 입자로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상의 합금을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 이산화 티탄(TiO2) 입자를 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 이산화 티탄 입자를 사용한 편광 분리 소자(100,200)의 경우 자외선 영역에서 흡광 계수가 1 이상으로 우수하여 자외선 영역에서 편광도가 우수하게 구현될 수 있으며, 알루미늄에 비해 산화에 의한 편광 특성의 저하가 감소되므로 내구성도 향상될 수 있다.
예시적인 상기 입자의 형상은 구 형상 또는 피라미드(사면체), 큐브(육면체) 또는 그 이상의 구에 가까운 다면체일 수 있으며, 또 다른 예시적인 형태로서, 원판 형상, 타원 형상, 로드(rod) 형상일 수 있으나, 특별히 제한되는 것은 아니다.
상기에서 코팅 용액(130,220) 내에 상기 광흡수성 입자는, 예를 들면, 코팅 용액 100 중량부에 대하여, 1 내지 30 중량부, 5 내지 20 중량부, 15 내지 25 중량부, 10 내지 18 중량부로 포함될 수 있다. 상기 광흡수성 입자가 1 중량부 미만으로 포함되면 광 흡수성 입자의 밀도가 상대적으로 낮아 균일한 막 또는 격자의 간극의 하부를 균일하게 채울 수 없으며, 30 중량부를 초과하여 포함되면 상대적으로 높은 고형분의 함량으로 인해 상기 격자의 간극 내부에 채워 넣거나 균일한 박막을 얻는데 있어서 공정 상 제어가 어려울 수 있다.
상기 코팅 용액(130,220)에서, 광흡수성 입자를 분산하는데 사용되는 용매는 광흡수성 입자의 종류에 따라 다양한 용매가 사용될 수 있으며, 특별히 제한되는 것은 아니다. 예를 들면, 극성 용매로 증류수, 메탄올, 에탄올, 부탄올, 이소프로필 알코올 등의 알코올계 용매, 에톡시 아세테이트 등이 이용될 수 있고, 비극성 용매로 톨루엔, 자일렌, 헥산, 옥탄 등이 이용될 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 광흡수성 물질의 전구체는 가수분해 및 축합 반응에 의하여 작은 입경의 크기를 가지는 미세 입자를 형성할 수 있으며, 상기와 같이 광흡수성 물질의 전구체에 의하여 형성된 미세 입자를 이용하여 미세한 패턴을 형성하기 위하여 상기 광흡수성 물질의 전구체는 상기 졸-겔 공정에서 이용될 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 광흡수성 물질의 전구체는 상기 졸-겔 공정 중 가수 분해 및 축합 반응에 의해, 전술한 범위의 굴절률 및 흡광계수 범위를 만족하는 광흡수성 물질의 막 또는 전술한 광흡수성 입자를 형성할 수 있는 전구체이면, 특별히 제한되는 것은 아니나, 예를 들면, 티타늄 알콕사이드, 지르코디움 알콕사이드, 텅스텐 알콕사이드, 주석 알콕사이드, 아연 알콕사이드, 세슘 알콕사이드, 이리듐 알콕사이드 및 실리콘 알콕사이드로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 티타늄 알콕사이드 또는 실리콘 알콕사이드를 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 코팅 용액(130,220) 내에서 상기 광흡수성 물질의 전구체는, 예를 들면, 코팅 용액 100 중량부에 대하여 1 내지 40 중량부, 5 내지 30 중량부, 20 내지 35 중량부, 10 내지 25 중량부로 포함될 수 있다. 상기 광흡수성 물질의 전구체가 1 중량부 미만으로 포함되면 상대적으로 코팅 용액 내의 유기 화합물의 양이 많아져, 상기 전구체를 이용한 용액 공정 중 코팅 용액 내의 유기 화합물을 제거하기 위한 소결 공정에서 부피 수축이 매우 크게 발생하여 균일한 필름 또는 격자의 구현이 어려우며, 40 중량부를 초과하여 포함되면 질소가 충진된 글로브 박스 내에서 공정이 진행된다고 하더라도 극소량의 수분에 의해 수화반응이 급격하게 진행되어, 원하는 형상을 갖는 필름 혹은 격자가 형성되기 전에 굳어 버리는 문제가 발생하는 등 반응 속도의 제어가 어려울 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 코팅 용액(130,220)은 전술한 광흡수성 물질의 전구체 이외에도, 알코올계 용매 및 산 또는 염기 촉매 등을 포함하는 졸-겔 용액일 수 있다.
상기에서 알코올계 용매는 이소프로판올, 메탄올, 에탄올 및 부탄올 등으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 알코올을 포함할 수 있다. 상기 알코올계 용매는 졸-겔(sol-gel) 코팅 용액 100 중량부에 대해 예를 들면, 50 내지 90 중량부, 60 내지 80 중량부, 70 내지 75 중량부로 포함될 수 있다. 상기 알코올계 용매가 50 중량부 미만으로 포함되면 침전물의 발생 및 균일한 막을 갖는 필름 또는 격자의 구현이 어려우며, 90 중량부를 초과하여 포함되면 최종 형성된 흡수 물질, 즉, 고형분의 함량이 작아 연속된 패턴 또는 격자의 형성이 어려울 수 있다.
상기에서 산 또는 염기 촉매는 특별히 제한되는 것은 아니나, 예를 들면, 염산, 질산, 아세트산, 암모니아, 수산화 칼륨, 아민계 화합물 등으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다. 하나의 예시에서, 금속 산화물 전구체는 산성 조건에서 산화물 유도체의 안정성을 증가시켜 침전을 방지하고 균일한 겔화(gelation)를 유도할 수 있기 때문에 산 촉매를 사용할 수 있으며, 이 경우 상기에서 졸-겔 용액의 pH는 상기 광흡수성 물질의 전구체의 종류에 따라 적절한 pH 값이 달라질 수 있다. 예를 들어 pH 2 내지 5에서 전구체 용액의 안정성을 얻을 수 있다.
상기 산 또는 염기 촉매는 상기 졸-겔(sol-gel) 코팅 용액에 100 중량부에 대하여 예를 들면, 1 내지 30 중량부, 5 내지 20 중량부, 10 내지 15 중량부로 포함될 수 있다. 1 중량부 미만으로 포함되면 용액이 공기 중의 수분과 빠른 수화 및 축합 반응으로 점도가 급격히 증가하는 문제가 발생하며, 30 중량부를 초과하여 포함되면 수화 반응 및 축합 반응에 의한 겔화가 늦어져 원하는 두께의 박막을 얻을 수 없거나 코팅 용액에서 차지하는 유기 화합물의 함량이 상대적으로 커져, 소결 공정 후 큰 부피 수축으로 인해 원하는 필름 및 격자 형상을 얻기 어려울 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 코팅 용액(130,220)은 또한, 후술할 소결 공정에서 광흡수성 물질의 전구체 또는 광흡수성 물질의 유기 화합물의 제거로 인한 부피 수축을 상대적으로 완화 시키기 위하여, 광흡수성 물질의 전구체 및 광흡수성 입자를 모두 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 코팅 용액(130,220)으로는, 상기 광흡수성 물질의 전구체와 상기 광흡수성 물질의 전구체가 탈수 및 축합 반응에 의해 형성하는 광흡수성 물질과 동일하거나 또는 상이한 물질을 포함하는 광흡수성 입자가 혼합된 혼합 용액을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 상기 광흡수성 입자는 상기 광흡수성 물질의 전구체가 형성하는 광흡수성 물질과 동일한 물질을 포함할 수 있다. 상기와 같이, 광흡수성 입자가 상기 광흡수성 물질의 전구체가 형성하는 광흡수성 물질과 동종의 물질을 포함할 경우, 고온의 소결 공정에서 이종의 광흡수성 입자와 상기 광흡수성 전구체 혼합물 사이의 상분리 현상에 의하여 조성이 불균일 해지는 것을 최소화할 수 있다.
상기에서 광흡수성 물질의 전구체에 대한 광흡수성 입자의 중량비는 상기 광흡수성 물질의 전구체 0.1 내지 50 중량부에 대해, 예를 들면 0.1 내지 50 중량부, 1 내지 30 중량부, 바람직하게는 5 내지 20 중량부로 포함될 수 있다. 상기 광흡수성 입자가 50 중량부를 초과하여 포함되면 최종 형성된 광흡수성 물질 내의 고형분의 함량이 상대적으로 커지므로 레지스트 격자의 간극에 상기 입자를 효과적으로 충전하기 어려울 수 있으며, 균일한 박막 및 신뢰도가 높은 미세 패턴의 형성이 어려울 수 있다. 또한, 상기 입자가 0.1 중량부 미만으로 포함되면 부피 수축의 완화에 의한 효과를 얻기 어려울 수 있다.
상기와 같이, 코팅 용액(130,220)이 광흡수성 물질의 전구체와 광흡수성 입자를 모두 포함할 경우, 하나의 예시에서, 상기 입자는, 코어쉘 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 입자는 금속 또는 금속 합금을 포함하는 코어 및 상기 코어의 외측에 존재하고, 유기 화합물, 금속 산화물 또는 코어의 금속 또는 금속 합금과는 상이한 금속 또는 금속 합금을 포함하는 쉘을 포함할 수 있다. 상기와 같이 코어쉘 구조의 입자의 경우, 큰 비표면적을 가질 수 있어 입자 간의 응집 또는 응결이 일어나지 않는 효과가 있고 상기 입자의 분산성을 높일 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 유기 화합물은 상기 코어의 외측에 결합된 리간드 또는 고분자 화합물일 수 있다.
상기에서 리간드는, 올레산(oleic acid), 스테아르산(stearic acid), 팔마산(palmic acid), 2-헥사데카논(2-hexadecanone), 1-옥탄올(1-octanol), 스판 80(Span 80), 도데실알데하이드(dodecylaldehyde), 1,2-에폭시도데칸(1,2-epoxydodecane), 1,2-에폭시헥산(1,2-epoxyhexane), 아라키딜 도데카노에이트(arachidyl dodecanoate), 옥타데실아민(octadecylamine), 실란(silanes), 알카네티올(alkanethiols, (HS(CH2) n X, X= CH3, -OH, -COOH임)), 디알킬 디설파이드(dialkyl disulfides, (X(CH2) m S-S(CH2) n X)) 및 디알킬 설파이드(dialkyl sulfides, (X(CH2) m S(CH2) n X)) 중에서 선택된 적어도 1종 이상이 예시될 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 고분자 화합물로는 플루오로 폴리머(fluoropolymer), 폴리에틸렌 글리콜(polyethylene glycol), 폴리메틸메타크릴레이트(polymetylmethacrylate), 폴리락트산(polylactic acid), 폴리아크릴산(polyacrylic acid), 폴리설파이드(polysulfide), 폴리에틸렌옥사이드(polyethylene oxide), 1종 이상의 관능기를 포함하는 블록공중합체 및 니트로셀룰로오스(nitrocellulose) 중에서 선택된 적어도 1종 이상이 예시될 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 코팅 용액(130,220)은 예를 들면, 스핀 코팅법, 딥 코팅법, 스프레이 코팅법, 바 코팅법 등의 기술 분야에서 널리 알려진 코팅법을 이용하여, 상기 격자의 간극에 도포되거나, 기판(110,210) 위에 도포될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
하나의 예시에서, 상기 용액 공정은 코팅 용액(130,220) 내의 용매를 제거하기 위한 소결 공정을 추가로 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 코팅 용액(130,220)을 레지스트(120)의 격자의 간극에 도포하거나, 기판(110,210) 위에 도포한 후에 소정의 온도 조건에서 가열함으로써, 수행될 수 있다. 상기에서 코팅 용액(130,220)을 가열하는 온도 조건은, 상기 용액을 조성하는 용매의 종류에 따라 달라질 수 있으며, 60℃ 내지 300℃의 온도 범위 예를 들면, 80℃ 내지 250℃, 100℃ 내지 200℃, 80℃ 내지 300℃, 100℃ 내지 250℃, 150℃ 내지 300℃의 온도에서 가열될 수 있다. 상기 온도가 60℃ 미만인 경우 전구체의 겔화에 의해 형성된 격자 또는 필름 내부의 용매가 완벽히 제거되지 않아 소결 공정에서 균일한 형상을 갖는 격자 또는 필름을 형성하기 어려우며, 300℃를 초과하는 경우 급작스런 용매의 증발로 인해 형성된 필름 또는 격자에 국소적인 기공이 형성되는 등의 결함이 발생할 수 있다. 상기 소결 공정을 통하여 상기 코팅 용액(130,220)의 용매를 완전히 제거함으로써, 광흡수성 입자 사이의 간극을 좁히고, 상기 철부(141,241) 내의 광흡수성 물질의 밀도를 높일 수 있으며, 광 흡수성 입자 간의 결합도를 높여 물리적 안정성을 높일 수 있다. 또한, 상기 소결 공정에 의하여 상기 광흡수성 물질의 전구체 또는 상기 광흡수성 입자에 결합된 유기물을 완전히 제거할 수 있으며, 자외선 파장 대역에서 흡광도가 우수한 결정 구조를 형성할 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 레지스트(120,230)는, 기술분야에서 공지된 다양한 방법에 의하여 형성될 수 있으며, 예를 들면, 포토 리소그래피(Photo lithography), 나노 임프린트 리소그래피(Nano imprint lithography), 소프트 리소그래피(Soft lithography) 또는 간섭 리소그래피(Interference lithography) 등의 방법이 이용될 수 있으며, 예를 들면, 기판(110,220) 또는 광흡수성 물질을 포함하는 코팅 용액의층(220) 상에 레지스트 물질을 도포한 후, 마스크를 이용하여 원하는 패턴으로 노광한 후 현상하는 방법으로 형성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
도 2에 예시적으로 보여지듯이, 상기 철부(241)는 상기와 같은 방법으로 코팅 용액의 층(220) 위에 형성된 레지스트(230)를 마스크로 이용하여, 건식 또는 습식 식각 등의 식각 공정에 의하여 형성할 수 있다.
상기 습식 식각은, 식각 용액을 사용하여, 상기 코팅 용액의 층(220)을 식각하는 방법을 의미하며, 예를 들어, 수산화 칼륨(KOH), TMAH(Tetramethylammonium hydroxide)와 같은 강 염기성 용액, HF와 같은 강 산성 용액 또는 불산(HF), 질산(HNO3) 및 초산(CH3COOH)의 혼합물 등을 사용한 식각 용액에 상기 코팅 용액의 층(220)을 침지시키는 방법에 의하여 수행할 수 있다. 하나의 예시에서, 상기 식각 용액에, IPA(Isopropylalcohol) 또는 계면활성제 등의 첨가물을 추가할 수 있다.
일반적으로 습식 식각의 경우 수직방향과 수평방향의 식각 속도가 같은 식각, 이른바, 등방 식각이 이루어지기 때문에 높은 종횡비를 갖는 패턴을 형성하기에는 적합하지 않음에도 불구하고, 상기 편광 분리 소자(100,200)는 편광도를 얻기 위해 요구되는 전술한 굴절률 및 흡광계수를 가지는 광흡수성 물질을 포함하기 때문에 종횡비가 높지 않아, 습식 식각을 이용하여 요철(140,240)을 형성할 수 있다. 이 경우, 건식 식각 보다 공정 비용이 현격하게 줄어들게 되며 공정 속도 또한 빨라질 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 코팅 용액의 층(220)은 그 결정방향에 따라 등방성 식각 또는 이방성 식각을 선택적으로 이용할 수 있다. 예를 들어, 결정방향이 100 방향인 코팅 용액의 층(220)에 습식 식각을 수행할 경우, 모든 방향에서 동일한 식각 속도를 갖는 등방 식각이 이루어지게 된다. 그러나, 코팅 용액의 층(220)의 결정방향이 110 방향인 경우에는 수산화 칼륨(KOH) 등의 강염기를 사용하면 111 방향은 사실상 식각이 되지 않게 되고, 그 결과 한 방향으로만 식각이 진행되는 이방성 식각을 구현할 수 있다. 따라서 이와 같은 특성을 이용하면 습식 식각을 통해서도, 높은 종횡비를 갖는 이방성 식각을 구현할 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 건식 식각은 기체 상태의 가스를 사용하여, 상기 코팅 용액의 층(220)을 식각하는 방법이며, 예를 들어, 이온빔 식각, RF 스퍼터 식각, 반응이온 식각 또는 플라즈마 식각 등의 공지된 건식 식각법을 이용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 코팅 용액의 층(220)을 건식 식각 방법에 의하는 식각하는 경우, 식각의 용이성을 높이기 위해서 상기 코팅 용액의 층(220)을 형성하고, 상기 레지스트(230)를 형성하기 전에, 상기 레지스트(230)와 코팅 용액의 층(220) 사이에 추가로 하드 마스크층을 형성할 수 있다. 상기 하드 마스크층은 레지스트에(230)는 식각이 잘 되나 상기 코팅 용액의 층(220)보다는 식각이 잘 안되는 물질이라면, 특별히 제한되지는 않으며, 예를 들면 Cr, Ni, SiN, SiO2 등을 사용할 수 있다. 상기에서, 하드 마스크층을 추가로 삽입할 경우, 레지스트(230)만 에칭 마스크로 사용할 경우보다 식각 비율이 현저하게 높아지므로 높은 종횡비를 갖는 패턴을 용이하게 제작할 수 있다.
상기 레지스트(230)를 이용하여, 요철이 형성되면, 상기 레지스트(230)는 제거될 수 있으며, 건식 식각의 경우, 상기 하드 마스크 층 또한, 요철(240)이 형성된 후 제거될 수 있다. 상기 레지스트(230) 또는 하드 마스크층은 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들면, 가열을 통한 레지스트 버닝 공정 또는 건식 식각 공정을 통하여 제거될 수 있다.
상기에서 레지스트 버닝 공정 시, 가열 온도는 사용하고자 하는 광흡수성 물질 또는 광흡수성 물질의 전구체의 종류에 따라 달라질 수 있으며, 예를 들면, 250℃ 내지 900℃, 300℃ 내지 800℃, 350℃ 내지 700℃, 300℃ 내지 500℃, 350℃ 내지 600℃, 400℃ 내지 800℃, 또는 450℃ 내지 900℃의 온도 범위에서 수행될 수 있다. 가열 온도가 250℃ 미만인 경우 유기물의 제거가 완료되지 않아 내구성의 저하가 발생할 수 있으며, 900℃ 초과하는 경우 금속 산화물 결정 상의 변화로 자외선 영역에서의 광흡수 특성이 저하될 수 있고, 특히 가열 온도가 350 ℃ 내지 700 ℃인 경우 졸-겔 코팅 용액(130,220)에서 광흡수성 물질의 전구체 및 광흡수성 나노 입자에 결합된 유기 화합물을 효과적으로 제거할 수 있고, 이에 따라 자외선 영역에서의 광흡수를 활성화할 수 있다. 상기 레지스트 버닝 공정을 통해 레지스트(230)가 제거될 경우, 상기 광흡수성 물질 또는 광흡수성 물질의 전구체의 분산을 위해 도입된 표면처리 물질을 레지스트(230)와 함께 제거할 수 있다.
예시적인 상기 제조방법에서, 상기 철부는 철부에 의해 형성되는 요부에 유전 물질이 존재하도록 형성할 수 있다. 상기에서, 철부와 요부에 존재하는 유전 물질은, 하기 수식 1의 a가 0.74 내지 10이며, b가 0.5 내지 10이 되도록 형성할 수 있다.
[수식 1]
(a + bi)2 = n1 2×(1-W/P) + n2 2×W/P
상기 수식 1에서, i는 허수 단위이고, n1은 상기 유전 물질의 250 nm 내지 350 nm의 자외선 영역의 파장 중 어느 한 길이의 파장, 예를 들면, 300 nm 파장의 광에 대한 굴절률이며, n2는 상기 철부(141,241)의 250 nm 내지 350 nm의 자외선 영역의 파장 중 어느 한 길이의 파장, 예를 들면, 300 nm의 파장의 광에 대한 굴절률이고, W는 상기 철부(141,241)의 폭이며, P는 상기 철부(141,241)의 피치이다.
상기 요철(140,240)의 철부(141,241)의 피치(P)가 상기 수식 1을 만족하도록 형성될 경우, 120 nm 이상의 피치 범위에서도, 단파장 영역, 예를 들면 250 nm 내지 350 nm의 광파장 영역에서 0.5 이상, 0.6 이상, 0.7 이상, 0.9 이상의 높은 편광도를 가지는 편광 분리 소자(100,200)를 얻을 수 있다. 상기 편광도 값의 상한은 특별히 제한되는 것은 아니나, 제조 공정의 경제성을 고려하여 0.98 이하, 0.95 이하, 0.93 이하의 값을 가질 수 있다. 즉, 상기 편광도가 0.98을 초과할 경우, 편광 분리 소자(100,200)의 요철(140,240)의 종횡비(Aspect ratio, 철부의 폭/높이)를 높여야 하며, 이 경우 편광 분리 소자(100,200)의 제작이 어려워 지고, 제작 공정이 복잡해질 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 용어 「편광도」는 조사되는 빛의 강도에 대한 편광의 강도를 의미하며, 하기 수식 3과 같이 계산된다.
[수식 3]
편광도 D= (Tc-Tp)/(Tc+Tp)
상기에서, Tc는 상기 철부(141,241)와 직교하는 방향으로 편광된 250 nm 내지 350 nm의 파장의 광의 상기 편광 분리 소자(100,200)에 대한 투과도이고, Tp는 상기 철부(141,241)와 평행한 방향으로 편광된 250 nm 내지 350 nm의 파장의 광의 상기 편광 분리 소자(100,200)에 대한 투과도이다. 상기에서 평행이란 실질적인 평행을 의미하며, 수직이란 실질적인 수직을 의미한다.
또한, 하나의 예시에서, 상기 요철(140,240)은 하기 수식 2의 c가 1.3 내지 10이며, d가 0.013 내지 0.1이 되도록 형성할 수 있다.
[수식 2]
(c+di)2 = n1 2×n2 2 / ((1-W/P)×n2 2+W×n1 2/P)
상기 수식 2에서, i는 허수 단위이고, n1은 상기 유전 물질의 250 nm 내지 350 nm의 자외선 영역의 파장 중 어느 한 길이의 파장, 예를 들면, 300 nm 파장의 광에 대한 굴절률이며, n2는 상기 철부(141,241)의 250 nm 내지 350 nm의 자외선 영역의 파장 중 어느 한 길이의 파장, 예를 들면, 300 nm 파장의 광에 대한 굴절률이고, W는 상기 철부(141,241)의 폭이며, P는 상기 철부(141,241)의 피치이다.
상기 요철(140,240)의 철부(141,241)의 피치(P)가 상기 식 2를 만족하도록 형성될 경우, 우수한 편광 분리 특성을 가지기 위한 적절한 투과율을 가질 수 있으며, 반면, 흡수율이 낮아져, 철부(141,241)의 높이를 낮게 제조할 수 있다.
또한, 예시적인 상기 편광 분리 소자(100,200)의 제조방법에서, 상기 요철(140,240)은 하기 수식 1의 a가 0.74 내지 10이며, b가 0.5 내지 10이고, 하기 수식 2의 c가 1.3 내지 10이며, d가 0.013 내지 0.1이 되도록 형성할 수 있다.
[수식 1]
(a + bi)2 = n1 2×(1-W/P) + n2 2×W/P
[수식 2]
(c+di)2 = n1 2×n2 2 / ((1-W/P)×n2 2+W×n1 2/P)
상기 수식 1 및 2에서, i는 허수 단위이고, n1은 상기 유전 물질의 250 nm 내지 350 nm의 자외선 영역의 파장 중 어느 한 길이의 파장, 예를 들면, 300 nm 파장의 광에 대한 굴절률이며, n2는 상기 철부(141,241)의 250 nm 내지 350 nm의 자외선 영역의 파장 중 어느 한 길이의 파장, 예를 들면, 300 nm 파장의 광에 대한 굴절률이고, W는 상기 철부(141,241)의 폭이며, P는 상기 철부(141,241)의 피치이다.
상기 수식 1 및 수식 2에 의하여 a, b, c 및 d가 상기 범위를 모두 만족할 경우, 상기 편광 분리 소자(100,200)의 피치(P)에 따른 편광 특성에 의존성이 낮아, 편광 분리 소자(100,200)에 120 nm 이상의 피치 값을 가지는 요철(140,240)을 형성하더라도 단파장 영역에서도 우수한 편광도를 구현할 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 철부(141,241)의 피치(P)는, 특별히 제한되는 것은 아니나, 예를 들면, 50 nm 내지 200 nm, 100 nm 내지 180 nm, 110 nm 내지 150 nm, 120 nm 내지 150 nm, 130 nm 내지 150 nm 또는 140 nm 내지 150 nm로 형성될 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 철부(141,241)의 피치(P)에 대한 상기 철부(141,241)의 높이(H)의 비율(H/P)은 자외선 영역에서 구현되는 편광 분리 소자(100,200)의 격자의 피치와 선폭을 고려할 때, 예를 들면, 0.3 내지 1.5, 0.4 내지 1, 0.5 내지 1.2, 0.6 내지 1.3 또는 0.8 내지 1.5로 형성할 수 있다. 상기 철부(141,241)의 피치(P)에 대한 상기 철부의 높이(H)의 비율(H/P)이 0.6 미만이면 충분한 광흡수를 얻을 수 없는 문제가 발생하고, 1.5를 초과이면 공정상 구현이 어려울 뿐 아니라, 실제로 제작한다 하더라도 편광도는 우수한 반면에 광배향 공정 속도에 가장 큰 영향을 미치는 광 투과도가 대폭 감소할 수 있다.
상기 철부(141,241)의 높이(H)는 특별히 제한되는 것은 아니나, 예를 들면, 20 nm 내지 300 nm, 50 nm 내지 200 nm, 100 nm 내지 150 nm, 150 nm 내지 250 nm 또는 200 nm 내지 280 nm로 형성될 수 있다. 상기 철부(141,241)의 높이(H)가 300 nm를 초과할 경우, 흡수되는 광량이 증가하여, 광배향시 필요한 절대 광량이 낮아질 수 있다. 따라서 상기 철부(141,241)의 높이(H)가 전술한 범위 내에서 형성될 경우, 흡수되는 광량이 많지 않아 적합한 편광 분리 소자(100,200)의 제작이 가능하며, 상기 편광 분리 소자(100,200)가 우수한 자외선 투과율을 유지하면서도, 원활한 편광 분리성능을 구현할 수 있다. 또한, 동일한 피치(P)에서 철부(141,241)의 높이(H)가 두꺼워짐에 따라 종횡비가 증가하게 되어 패턴 제작 용이성이 떨어지게 되는 것을 방지할 수 있다.
상기 철부(141,241)의 폭(W)은 특별히 제한되는 것은 아니나, 예를 들면, 10 nm 내지 160 nm로 형성될 수 있으며, 특히 철부(141,241)의 피치가 50 nm 내지 150 nm일 경우, 예를 들면, 10 nm 내지 120 nm, 30 nm 내지 100 nm, 50 nm 내지 80 nm로 형성될 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 요철(140,240)은 필-펙터(fill-factor)가 0.2 내지 0.8를 만족하도록 형성할 수 있으며, 예를 들어, 0.3 내지 0.6, 0.4 내지 0.7, 0.5 내지 0.75 또는 0.45를 만족하도록 형성할 수 있다. 상기 요철(140,240)의 필-펙터가 상기 수치 범위를 만족하는 경우 원활한 편광 분리성능을 구현할 수 있고, 흡수되는 광량이 많지 않아 편광 분리 소자(100,200)의 편광 특성이 저하되는 것을 방지할 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 용어 요철(140,240)의 「필-펙터(fill-factor)」는 철부(141,241)의 피치(P)에 대한 상기 철부(141,241)의 폭(W)의 비율(W/P)를 의미한다. 또한, 상기 「편광 특성」이란, 편광 분리 소자(100,200)로 조사되는 빛의 성분 중 P 편광은 투과되고, S 편광은 편광 분리 소자(100,200)에 의해 흡수 또는 반사되는 특성을 의미한다. 본 명세서에서 사용되는 용어 「S 편광」은, 흡수형 편광판으로 입사되는 입사광 중에서 상기 격자와 평행한 전기장 벡터를 갖는 성분을 의미하며, 「P 편광」은, 입사광 중에서 격자에 직교하는 전기장 벡터를 갖는 성분을 의미한다.
본 출원은 또한, 편광 분리 소자에 관한 것이다.
도 3은 예시적인 편광 분리 소자(100)의 단면을 모식적으로 나타낸 도면이며, 도 4는 예시적인 편광 분리 소자(100)의 상면을 모식적으로 나타낸 도면이다. 도 3 및 도 4에서 나타나듯이, 상기 편광 분리 소자(100)는 광흡수성 물질을 포함하는 철부(141)와 유전 물질이 존재하는 요부(142)를 가지는 요철(140)을 포함할 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 용어 「요철」은 복수의 요부(142)와 철부(141)가 형성된 스트라이프 형상의 패턴이 서로 평행하게 배열된 구조(도 4를 참조)를 의미하며, 본 명세서에서 사용되는 용어 「피치(P)」는, 상기 철부(141)의 폭(W)과 요부(142)의 폭을 더한 거리를 의미하고(도 4를 참조), 본 명세서에서 사용되는 용어 「높이」는, 상기 철부(141)의 높이(H)를 의미한다(도 3을 참조).
도 3과 같이, 예시적인 상기 편광 분리 소자(100)는 요철(140)을 포함할 수 있으며, 상기 요철(140)은 요부(142)와 철부(141)를 가질 수 있다. 상기에서, 철부(141)는 광흡수성 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 광흡수성 물질은 250 nm 내지 350 nm의 자외선 영역의 파장 중 어느 한 길이의 파장, 예를 들면, 300 nm의 파장의 광에 대한 굴절률이 1 내지 10, 예를 들면, 1.3 내지 8, 1.5 내지 9, 2 내지 7 또는 3 내지 4일 수 있다. 굴절률이 1 미만인 광흡수성 물질로 형성된 편광 분리 소자(100)는 우수한 소광비를 가질 수 없다. 본 명세서에서 사용되는 용어 「소광비(Extinction Ratio)」는 Tc/Tp를 의미하며, 소광비가 높을수록 편광 성능이 우수한 편광판으로 볼 수 있다. 여기에서, Tc는 상기 철부(141)와 직교하는 방향으로 편광된 파장의 광의 상기 편광 분리 소자(100)에 대한 투과도이고, Tp는 상기 철부(141)와 평행한 방향으로 편광된 광의 상기 편광 분리 소자(100)에 대한 투과도를 의미한다. 또한, 상기 광흡수성 물질은 250 nm 내지 310 nm의 광파장 영역, 예를 들면, 300 nm의 파장의 광에 대한 흡광계수가 0.5 내지 10, 예를 들면, 1 내지 5, 1.2 내지 7, 1.3 내지 5, 또는 1.5 내지 3 일 수 있다. 상기 흡광계수가 상기 수치 범위를 만족하는 재료를 사용하여 철부(141)를 형성할 경우, 편광 분리 소자(100)의 소광비가 높아지고 전체 투과율도 우수하게 나타날 수 있다.
특히, 250 nm 내지 310 nm의 광파장 영역, 예를 들면, 300 nm의 광에 대한 굴절률이 1 내지 10이고 동시에 흡광계수가 0.5 내지 10의 범위를 만족하는 광흡수성 물질이 철부(141)에 포함될 경우, 상기 철부(141)의 피치에 제한 받지 않으면서, 자외선 영역의 빛을 편광시킬 수 있다. 즉, 상기 철부(141)가 상기 광흡수성 물질을 포함하여, 250 nm 내지 350 nm의 광파장 영역, 예를 들면, 300 nm의 광에 대한 굴절률이 1 내지 10이고, 흡광계수가 0.5 내지 10이기 때문에, 자외선 영역의 빛을 편광시킬 경우의 피치(P)에 대한 의존성이 알루미늄과 같은 반사성 소재보다 낮을 수 있다. 또한, 단파장인 자외선 영역의 빛을 편광시키기 위해 상기 광흡수성 물질로 형성된 철부(141)의 피치는, 예를 들면, 50 nm 내지 200 nm, 100 nm 내지 180 nm, 110 nm 내지 150 nm, 120 nm 내지 150 nm, 130 nm 내지 150 nm 또는 140 nm 내지 150 nm로 형성될 수 있다. 상기 피치(P)가 400 nm의 광파장 영역의 약 1/2 정도인 200 nm를 초과할 경우, 자외선 영역에서의 편광 분리가 일어나지 않을 수 있다. 상기 철부(141)는 또한, 전술한 범위의 굴절률 및 흡광계수를 가지므로 자외선 흡수능이 우수하고, 알루미늄에 비해 단파장에서도 우수한 소광비를 가지므로 상기 광흡수성 물질을 이용하여 자외선 편광도가 우수한 편광 분리 소자(100)를 제조할 수 있다. 하나의 예시에서, 상기 광흡수성 물질의 산화 온도는 400℃ 이상일 수 있으며, 예를 들면, 500℃ 이상, 600℃ 이상, 700℃ 이상, 800℃ 이상일 수 있다. 상기와 같은 산화 온도를 가지는 광흡수성 물질로 상기 철부(141)를 형성할 경우, 상기 광흡수성 물질의 산화 온도가 높기 때문에, 열적 안정성 및 내구성이 우수한 편광 분리 소자(100)를 얻을 수 있다. 이에 따라, 백라이트 또는 광원에서 발생하는 열, 특히, 자외선 영역의 빛을 편광시킬 경우 자외선에 의한 열로 인한 산화를 막을 수 있고, 따라서 편광 분리 소자(100)가 변형되지 않고 우수한 편광도를 유지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 상기 광흡수성 물질은 전술한 범위의 굴절률 및 흡광계수를 가지는 것이라면, 기술분야에서 공지된 다양한 물질을 사용할 수 있으며, 예를 들면, 실리콘, 산화 티탄, 산화 아연, 산화 지르코디움, 텅스텐, 산화 텅스텐, 갈륨비소, 갈륨 안티모나이드, 알루미늄갈륨비소, 카드뮴 텔룰라이드, 크롬, 몰리브덴, 니켈, 갈륨 포스파이드, 인듐갈륨비소, 인듐포스파이드, 인듐 안티모나이드, 카드뮴아연 텔룰라이드, 산화 주석, 산화 세슘, 스트론튬산화 티탄, 실리콘카바이드, 이리듐, 산화 이리듐 또는 아연셀레늄 텔룰라이드 등이 사용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
하나의 예시에서, 상기 요철(140)의 요부(142)에는 유전 물질(dielectric material)이 존재할 수 있다. 예시적인 상기 유전 물질의 250 nm 내지 350 nm 파장의 광에 대한 굴절률은 1 내지 3일 수 있다. 상기 유전 물질은, 전술한 범위의 굴절률을 가진다면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들면, 실리콘 옥사이드, 마그네슘 플로라이드, 실리콘 나이트라이드 또는 공기 등이 예시될 수 있다. 하나의 예시에서, 상기 유전 물질이 공기일 경우에는, 상기 요철(140)의 요부(142)는 실질적으로 비어있는 상태(empty space)일 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 편광 분리 소자(100)에 포함되며, 요철(140)을 지지하기 위한 상기 기판(110)은, 예를 들면, 석영, 자외선 투과 유리, 폴리비닐 알코올(Polyvinyl Alcohol, PVA), 폴리 카보네이트(Poly Carbonate), 에틸 비닐 아세테이트(Ethylene Vinyl Acetate, EVA) 등과 같은 재료로부터 형성된 기판일 수 있다. 예시적인 상기 기판(110)의 자외선 투과율은, 예를 들어 70% 이상, 80% 이상, 90% 이상일 수 있으며, 전술한 범위의 투과율을 가질 경우, 편광 분리 소자의 자외선 투과율도 향상되어 광배향 속도가 우수한 광배향막의 제조가 가능하다. 예를 들어, 가시광선뿐 아니라 200 nm 영역의 자외선 파장 대까지 광 투과도가 85% 내지 90% 이상으로 우수하며, 장시간의 자외선의 조사와 램프에서 발산하는 열에 강한 석영(Quartz)이 상기 기판(110)으로 사용될 수 있다.
예시적인 상기 편광 분리 소자(100)의 소광비는 2 이상일 수 있으며, 예를 들면, 5 이상, 10 이상, 50 이상, 100 이상 또는 500 이상의 값을 가질 수 있다. 상기 소광비의 상한은 특별히 제한되는 것은 아니나, 제조공정 및 경제적인 측면을 고려할 때, 예를 들면, 2000 이하, 1500 이하 또는 1000 이하 일 수 있다. 하나의 예시에서, 상기 편광 분리 소자(100)는 단파장인 250nm 내지 350nm의 광 파장 역역에서의 소광비가 2 내지 2000, 예를 들면, 5 내지 1500, 10 내지 1500, 50 내지 2000 500 내지 1500 또는 100 내지 2000일 수 있다. 전술한 범위 내의 소광비를 가짐으로서, 상기 편광 분리 소자(100)는 가시광선 영역은 물론 자외선 영역에도 우수한 편광성능을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 상기 편광 분리 소자(100)를 구성하는 격자의 높이를 증가시킬 경우 소광비를 2000을 초과하여 향상시킬 수 있으나, 현실적으로 2000 이상의 소광비를 가지는 편광 분리 소자는 실용적인 면에서 의미가 없으며, 동일한 피치에서 높이를 크게 하는 경우 종횡비가 증가하기 때문에 공정적인 측면에서도 생산성이 현저히 떨어질 수 있다.
본 출원은 또한 상기 편광 분리 소자를 포함하는 장치, 예를 들면, 광조사 장치에 관한 것이다. 예시적인 장치는, 상기 편광 분리 소자 및 피조사체가 거치되는 장비를 포함할 수 있다.
상기에서, 상기 편광 분리 소자는 편광판일 수 있다. 편광판은, 예를 들면, 광원으로부터 조사된 광으로부터 직선으로 편광된 광을 생성하기 위하여 사용될 수 있다. 편광판은 예를 들면, 광원으로부터 조사된 광이 편광판으로 입사되어, 편광판을 투과한 광이 다시 마스크로 조사될 수 있도록 장치 내에 포함될 수 있다. 또한, 예를 들어, 장치가 집광판을 포함하는 경우에는, 편광판은, 광원으로부터 조사된 광이 집광판으로 집광된 후에 편광판에 입사될 수 있는 위치에 존재할 수 있다.
편광판으로는, 광원으로부터 조사된 광으로부터 직선 편광된 광을 생성할 수 있는 것이라면, 특별한 제한 없이 사용될 수 있다. 이러한 편광판으로는, 브루스터 각으로 배치된 유리판 또는 와이어 그리드 편광판 등이 예시될 수 있다.
또한, 상기 장치는 피조사체가 거치되는 장비와 편광 분리 소자 사이에 광배향 마스크를 추가로 포함할 수 있다.
상기에서 마스크는, 예를 들면, 장비에 거치된 피조사체의 표면과의 거리가 약 50 mm 이하가 되도록 설치될 수 있다. 상기 거리는, 예를 들면, 0 mm를 초과하거나, 0.001 mm 이상, 0.01 mm 이상, 0.1 mm 이상 또는 1 mm 이상일 수 있다. 또한, 상기 거리는 40 mm 이하, 30 mm 이하, 20 mm 이하 또는 10 mm 이하일 수 있다. 피조사체의 표면과 마스크의 거리는 상기한 상한 및 하한의 다양한 조합으로 설계될 수 있다.
상기에서, 피조사체가 거치되는 장비의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 광이 조사되는 동안 피조사체가 안정적으로 유지될 수 있도록 설계되어 있는 모든 종류의 장비가 포함될 수 있다.
또한, 상기 장치는, 마스크로 광을 조사할 수 있는 광원을 추가로 포함할 수 있다. 광원으로는, 마스크의 방향으로 광을 조사할 수 있는 것이라면, 목적에 따라서 특별한 제한 없이 사용할 수 있다. 예를 들면, 마스크의 개구부로 가이드되는 광을 통하여 광배향막의 배향이나, 포토레지스트의 노광 등을 수행하고자 하는 경우에는, 광원으로는, 자외선의 조사가 가능한 광원으로서, 고압 수은 자외선 램프, 메탈 할라이드 램프 또는 갈륨 자외선 램프 등이 사용될 수 있다.
광원은 하나 또는 복수개의 광조사 수단을 포함할 수 있다. 복수의 광조사 수단이 포함되는 경우에 조사 수단의 수나 배치 형태는 특별히 제한되지 않는다. 광원이 복수의 광조사 수단을 포함하는 경우에, 광조사 수단은, 2개 이상의 열을 형성하고 있으며, 2개 이상의 열 중 어느 하나의 열에 위치하는 광조사 수단과 상기 어느 하나의 열과 인접하는 다른 열에 위치되어 있는 광조사 수단은 서로 엇갈려서 중첩되도록 배치될 수 있다.
광조사 수단이 서로 엇갈려서 중첩되어 있다는 것은, 어느 하나의 열에 존재하는 광조사 수단과 어느 하나의 열과 인접하는 다른 열에 존재하는 광조사 수단의 중심을 연결하는 선은 각 열과 수직한 방향과 평행하지 않은 방향(소정 각도로 경사진 방향)으로 형성되면서, 광조사 수단의 조사 면적은 각 열과 수직한 방향에서 일정 부분 서로 겹쳐져서 존재하는 경우를 의미할 수 있다.
도 5는, 상기와 같은 광조사 수단의 배치를 예시적으로 설명하고 있는 도면이다. 도 5에서는 복수의 광조사 수단(10)이 2개의 열, 즉 A열과 B열을 형성하면서 배치되어 있다. 도 5의 광조사 수단 중에서 101로 표시되는 광조사 수단을 제 1 광조사 수단으로 하고, 102로 표시되는 광조사 수단을 제 2 광조사 수단으로 하면, 제 1 및 제 2 광조사 수단의 중심을 연결하는 선(P)은, A열 및 B열의 방향과 수직하는 방향으로 형성되어 있는 선(C)과 평행하지 않게 형성되어 있다. 또한, 제 1 광조사 수단의 조사 면적과 제 2 광조사 수단의 조사 면적은, A열 및 B열의 방향과 수직하는 방향으로 Q의 범위만큼 중첩되어 있다.
상기와 같은 배치에 의하면, 광원에 의해 조사되는 광의 광량을 균일하게 유지할 수 있다. 상기에서 어느 하나의 광조사 수단과 다른 광조사 수단이 중첩되는 정도, 예를 들면, 도 5에서 Q의 길이는 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 중첩되는 정도는, 광조사 수단의 직경, 예를 들면, 도 5의 L의 약 1/3 이상 내지 2/3 이하일 수 있다.
장치는, 또한 광원으로부터 조사되는 광의 광량의 조절을 위하여, 하나 이상의 집광판을 추가로 포함할 수 있다. 집광판은 예를 들면, 광원으로부터 조사된 광이 집광판으로 입사되어 집광된 후에, 집광된 광이 편광 분리 소자 및 마스크로 조사될 수 있도록 장치 내에 포함될 수 있다. 집광판으로는, 광원으로부터 조사된 광을 집광할 수 있도록 형성되어 있다면, 이 분야에서 통상 사용되는 구성을 사용할 수 있다. 집광판으로는, 렌티큘러 렌즈층 등이 예시될 수 있다.
도 6은, 광조사 장치의 하나의 예를 나타내는 도면이다. 도 8의 장치는, 순차로 배치된 광원(10), 집광판(20), 편광판(30), 마스크(40) 및 피조사체(50)를 거치하는 장비(60)를 포함하고 있다. 도 6의 장치에서는, 광원(10)에서 조사된 광이 우선 집광판(20)에 입사하여 집광되고, 다시 편광판(30)으로 입사한다. 편광판(30)에 입사한 광은 직선으로 편광된 광으로 생성되고, 다시 마스크(40)로 입사되어 개구부에 의해 가이드되어 피조사체(50)의 표면에 조사될 수 있다.
본 출원은, 광 조사 방법에 대한 것이다. 예시적인 상기 방법은, 상기 기술한 광조사 장치를 사용하여 수행할 수 있다. 예를 들어, 상기 방법은, 상기 피조사체가 거치될 수 있는 장비에 피조사체를 거치하고, 상기 편광 분리 소자 및 마스크를 매개로 상기 피조사체로 광을 조사하는 것을 포함할 수 있다.
하나의 예시에서 상기 피조사체는 광배향막일 수 있다. 이러한 경우 상기 광조사 방법은, 정렬된 광배향막을 제조하는 방법일 수 있다. 예를 들어, 광배향막이 장비에 고정된 상태로 편광 분리 소자 및 마스크를 매개로 직선 편광된 광 등을 조사하여 광배향막에 포함되어 있는 광감응성 물질을 소정 방향으로 정렬시켜서 배향성이 발현된 광배향막을 제조할 수 있다.
상기 방법에 적용될 수 있는 광배향막의 종류는 특별히 제한되지 않는다. 해당 분야에서는 광감응성 잔기(residue)를 포함하는 화합물로서 광배향막의 형성에 사용할 수 있는 다양한 종류의 광배향성 화합물이 공지되어 있고, 이러한 공지의 물질은 모두 광배향막의 형성에 사용될 수 있다. 광배향성 화합물로는, 예를 들면, 트랜스-시스 광이성화(trans-cis photoisomerization)에 의해 정렬되는 화합물; 사슬 절단(chain scission) 또는 광산화(photo-oxidation) 등과 같은 광분해(photo-destruction)에 의해 정렬되는 화합물; [2+2] 첨가 환화([2+2] cycloaddition), [4+4] 첨가 환화 또는 광이량화(photodimerization) 등과 같은 광가교 또는 광중합에 의해 정렬되는 화합물; 광 프리즈 재배열(photo-Fries rearrangement)에 의해 정렬되는 화합물 또는 개환/폐환(ring opening/closure) 반응에 의해 정렬되는 화합물 등을 사용할 수 있다. 트랜스-시스 광이성화에 의해 정렬되는 화합물로는, 예를 들면, 술포화 디아조 염료(sulfonated diazo dye) 또는 아조고분자(azo polymer) 등의 아조 화합물이나 스틸벤 화합물(stilbenes) 등이 예시될 수 있고, 광분해에 의해 정렬되는 화합물로는, 시클로부탄 테트라카복실산 이무수물(cyclobutane-1,2,3,4-tetracarboxylic dianhydride), 방향족 폴리실란 또는 폴리에스테르, 폴리스티렌 또는 폴리이미드 등이 예시될 수 있다. 또한, 광가교 또는 광중합에 의해 정렬되는 화합물로는, 신나메이트(cinnamate) 화합물, 쿠마린(coumarin) 화합물, 신남아미드(cinnamamide) 화합물, 테트라히드로프탈이미드(tetrahydrophthalimide) 화합물, 말레이미드(maleimide) 화합물, 벤조페논 화합물 또는 디페닐아세틸렌(diphenylacetylene) 화합물이나 광감응성 잔기로서 찰코닐(chalconyl) 잔기를 가지는 화합물(이하, 찰콘 화합물) 또는 안트라세닐(anthracenyl) 잔기를 가지는 화합물(이하, 안트라세닐 화합물) 등이 예시될 수 있고, 광 프리즈 재배열에 의해 정렬되는 화합물로는 벤조에이트(benzoate) 화합물, 벤조아미드(benzoamide) 화합물, 메타아크릴아미도아릴 (메타)아크릴레이트(methacrylamidoaryl methacrylate) 화합물 등의 방향족 화합물이 예시될 수 있으며, 개환/폐환 반응에 의해 정렬하는 화합물로는 스피로피란 화합물 등과 같이 [4+2] π-전자 시스템([4+2] π-electronic system)의 개환/폐환 반응에 의해 정렬하는 화합물 등이 예시될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 이러한 광배향성 화합물을 사용한 공지의 방식을 통해서 상기 광배향막을 형성할 수 있다. 예를 들면, 광배향막은 상기 화합물을 사용하여 적절한 지지 기재상에 형성될 수 있고, 이러한 광배향막은 피조사체를 거치할 수 있는 장비, 예를 들면, 롤에 의해 이송되면서 상기 방법에 적용될 수 있다.
상기 방법에서 편광 분리 소자 및 마스크를 매개로 광이 조사되는 광배향막은, 1차 배향 처리된 광배향막일 수 있다. 1차 배향 처리는, 예를 들면, 편광 분리 소자를 통하여 일정 방향으로 직선 편광된 자외선을 마스크를 매개로 광을 조사하기 전에 광배향막, 예를 들면, 광배향막의 전체 면에 조사함으로써 수행할 수 있다. 1차 배향 처리된 광배향막에 마스크를 매개로 광을 조사하되, 상기 1차 배향 처리 시와는 상이한 방향으로 편광된 광을 조사하게 되면, 개구부에 대응되는 광배향막의 영역에만 광이 조사되어, 광배향성 화합물이 재정렬되고, 이를 통하여 광배향성 화합물의 정렬 방향이 패턴화되어 있는 광배향막을 제조할 수 있다.
광배향막의 배향을 위하여, 예를 들어, 직선 편광된 자외선을 1회 이상 조사하면, 배향층의 배향은 최종적으로 조사되는 광의 편광 방향에 의해 결정된다. 따라서, 광배향막에 편광 분리 소자를 통해 일정 방향으로 직선 편광된 자외선을 조사하여 1차 배향시킨 후에, 마스크를 매개로 소정 부위에만 1차 배향 처리 시에 사용한 것과는 다른 방향으로 직선 편광된 광에 노출시키면, 광이 조사되는 소정 부위에서만 배향층의 방향이 1차 배향 처리 시의 방향과는 상이한 방향으로 변경될 수 있다. 이에 따라서 제 1 배향 방향을 가지는 제 1 배향 영역과 제 1 배향 방향과는 상이한 제 2 배향 방향을 가지는 제 2 배향 영역을 적어도 포함하는 패턴 또는 배향 방향이 서로 다른 2종류 이상의 배향 영역이 광배향막에 형성될 수 있다.
하나의 예시에서 1차 배향 시에 조사되는 직선 편광된 자외선의 편광축과 1차 배향 후에 마스크를 매개로 수행되는 2차 배향 시에 조사되는 직선 편광된 자외선의 편광축이 이루는 각도는 수직일 수 있다. 상기에서 수직은, 실질적인 수직을 의미할 수 있다. 이러한 방식으로 1차 및 2차 배향 시에 조사되는 광의 편광축을 제어하여 제조된 광배향막은, 예를 들면, 입체 영상을 구현할 수 있는 광학 필터에 사용될 수 있다.
예를 들어 상기와 같이 형성된 광배향막 상에 액정층을 형성하여 광학 필터를 제조할 수 있다. 액정층을 형성하는 방법은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 광배향막 상에 광에 의한 가교 또는 중합이 가능한 액정 화합물을 도포 및 배향한 후에 액정 화합물의 층에 광을 조사하여 가교 또는 중합시켜서 형성할 수 있다. 이와 같은 단계를 거치면, 액정 화합물의 층은, 광배향막의 배향에 따라서 배향 및 고정되어서, 배향 방향이 상이한 2종류 이상의 영역을 포함하는 액정 필름이 제조될 수 있다.
광배향막에 도포되는 액정 화합물의 종류는 특별히 제한되지 않고, 광학 필터의 용도에 따라서 적절히 선택될 수 있다. 예를 들어, 광학 필터가 입체 영상의 구현을 위한 필터인 경우에는, 액정 화합물은, 하부에 존재하는 배향층의 배향 패턴에 따라서 배향할 수 있고, 광가교 또는 광중합에 의하여 λ/4의 위상차 특성을 나타내는 액정 고분자층을 형성할 수 있는 액정 화합물일 수 있다. 용어 「λ/4의 위상차 특성」은 입사되는 광을 그 파장의 1/4배만큼 위상 지연시킬 수 있는 특성을 의미할 수 있다. 이러한 액정 화합물을 사용하면, 예를 들면, 입사광을 좌원 편광된 광 및 우원 편광된 광으로 분할할 수 있는 광학 필터를 제조할 수 있다.
액정 화합물을 도포하고, 또한 배향 처리, 즉 하부의 배향층의 배향 패턴에 따라서 정렬시키는 방식이나, 정렬된 액정 화합물을 가교 또는 중합시키는 방식은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 배향은, 액정 화합물의 종류에 따라서 화합물이 액정성을 나타낼 수 있는 적절한 온도에서 액정층을 유지하는 방식 등으로 진행될 수 있다. 또한, 가교 또는 중합은, 액정 화합물의 종류에 따라서 적절한 가교 또는 중합이 유도될 수 있는 수준의 광을 액정층으로 조사하여 수행할 수 있다.
본 출원의 편광 분리 소자의 제조방법은 제조 공정이 단순하고, 제조 비용이 저렴할 뿐 아니라, 대면적으로 자외선 편광 분리 소자를 제조하는 것이 용이할 수 있다. 또한, 본 출원의 편광 분리 소자는 자외선 및 열에 대한 내구성이 우수하며, 편광 특성의 피치 의존성이 낮아 제조공정이 용이할 뿐만 아니라 단파장 .영역에서도 우수한 편광도 및 소광비를 구현할 수 있다.
도 1은 예시적인 자외선 편광 분리 소자의 제조방법을 순차적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 예시적인 자외선 편광 분리 소자의 제조방법의 또 다른 구현예를 순차적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 예시적인 편광 분리 소자를 단면을 보여주는 단면도이다.
도 4는 예시적인 편광 분리 소자의 상면을 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 예시적인 광 조사 수단의 배치를 나타내는 도면이다.
도 6은 예시적인 광조사 장치를 보여주는 도면이다.
도 7 및 도 8은 실시예 1 및 실시예 2에 따라 제조된 예시적인 편광 분리 소자를 촬영한 SEM 사진이다.
도 9는 실시예 1, 2 및 비교예에 따라 제조된 예시적인 편광 분리 소자의 편광 특성을 비교한 그래프이다.
부호의 설명
100, 200: 편광 분리 소자
110, 210: 기판
120, 230: 레지스트
130, 220: 코팅 용액
140: 요철
141: 철부
142: 요부
10, 101, 102: 광 조사 수단
20: 집광판
30: 편광판
40: 마스크
50: 피조사체
60: 피조사체가 거치되는 장비
이하 실시예 및 비교예를 통하여 상기 기술한 내용을 보다 상세히 설명하나, 본 출원의 편광 분리 소자 등의 범위가 하기 제시된 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
제조예- 졸-겔 코팅 용액의 제조
질소가 충진된 글로브 박스에서 용매인 이소프로필 알코올 (isopropyl alcohol) 50mL에 이산화 티탄의 전구체인 티탄 이소프로프옥사이드(Ti-isopropoxide) 1.25mL와 촉매인 염산 2mL를 혼합하고 약 10분간 교반하여 졸-겔(sol-gel) 코팅 용액을 제조하였다.
실시예-자외선 흡수형 편광 분리 소자의 제조
실시예 1
5mm 두께의 석영 기판 상에 아크릴계 레지스트(Microresist사의 MR8010R)를 도포하여 100 nm 두께의 레지스트층을 형성하였다. 상기 레지스트층 상에 미리 제작된 75 nm의 간극을 갖는 격자가 형성된 스템퍼를 접촉시킨 후 20분 동안 160℃ 온도로 가열하고, 40 bar의 압력으로 가압하여 상기 레지스트층에 스템퍼의 격자를 전이하였다. 그 후, 임프린트된 패턴의 요부에 존재하는 레지스트층의 잔막을 제거하여 150 nm 피치의 격자를 가지는 레지스트를 제조하였다. 상기 제조예 1에서 제조된 졸-겔(sol-gel) 코팅 용액을 2000 rpm으로 스핀 코팅하여 레지스트 격자의 간극에 졸-겔(sol-gel) 코팅 용액을 균일하게 충전하였다. 이 후 공기 중의 수분과 반응을 통해 가수 분해 및 축합 반응으로 티타늄 산화물(이산화 티탄, TiO2)이 형성될 수 있도록 상온 및 65%의 상대 습도의 조건 하에서 방치하여 겔화 시켰다. 이 후 기판을 400℃에서 열처리하여 레지스트의 격자의 간극에 충진된 티탄 이소프로프옥사이드를 아나타제 결정 구조의 이산화 티탄으로 만듦과 동시에, 레지스트를 제거하여, 철부에 이산화 티탄을 포함하고, 철부의 높이(H)는 50 nm, 폭(W)이 75 nm, 피치(P)가 150 nm인 자외선 편광 분리 소자를 제조하였다. 도 7은 실시예 1에 따라 제조된 흡수형 편광 분리 소자의 형상을 보여주는 SEM 사진이다.
실시예 2
5mm 두께의 석영 기판 상에 상기 제조예 1에서 제조된 졸-겔 코팅 용액을 2000rpm으로 스핀 코팅한 후, 공기 중의 수분과 반응을 통해 가수 분해 및 축합 반응으로 티타늄 산화물(이산화 티탄, TiO2)이 형성될 수 있도록 상온 및 65%의 상대 습도의 조건 하에서 방치하여 겔화 시켰다. 이러한 공정을 2회 반복하여 60 nm 두께의 티타늄 산화층을 형성하였다. 그 후, 티타늄 산화층 상에 아크릴계 레지스트(Microresist사의 MR8010R)를 도포하여 100 nm 두께의 레지스트층을 형성하였다. 상기 레지스트층 상에 미리 제작된 75 nm의 간극을 갖는 격자가 형성된 스템퍼를 접촉시킨 후 20분 동안 160 ℃ 온도로 가열하고, 40 bar의 압력으로 가압하여 상기 레지스트층에 스템퍼의 격자를 전이하였다. 이 후 임프린트된 패턴의 요부에 존재하는 레지스트층의 잔막을 제거하여 150 nm 피치의 격자를 가지는 레지스트를 제조하였다. 상기 레지스트를 식각 마스크로 이용하여 에치백(etch back) 공정을 수행함으로써, 티타늄 산화층을 패터닝하여, 철부에 이산화 티탄을 포함하고, 철부의 높이(H)는 50 nm, 폭(W)이 75 nm, 피치(P)가 150 nm인 자외선 편광 분리 소자를 제조하였다. 도 8은 실시예 2에 따라 제조된 흡수형 편광 분리 소자의 형상을 보여주는 SEM 사진이다.
비교예
5 mm 두께의 석영 기판 상에 알루미늄 층을 스퍼터링 방법을 통해 150 nm 두께로 진공 증착하였다. 그 후 알루미늄층 상부에 아크릴계 레지스트(Microresist사의 MR8010R)를 도포하여 100 nm두께의 레지스트층을 형성하였다. 상기 레지스트 층 상에 미리 제작된 75 nm의 간극을 갖는 격자가 형성된 스템퍼로 접촉시킨 후 20분 동안 160℃로 가열하고, 40bar의 압력을 가하여 상기 레지스트층에 스템퍼의 격자를 전이하였다. 이 후 임프린트된 패턴의 요부에 존재하는 레지스트층의 잔막을 제거하여 150 nm 피치의 격자를 가지는 레지스트를 제조하였다. 상기 레지스트를 식각 마스크로 이용하여 에치백(etch back) 공정을 수행함으로써, 패터닝하여, 철부에 알루미늄을 포함하고, 철부의 높이(H)는 50 nm, 폭(W)이 75 nm, 피치(P)가 150 nm인 자외선 편광 분리 소자를 제조하였다.
실험예
실시예 1 내지 2 및 비교예에서 제조된 편광 분리 소자에 대하여 하기 방식으로 그 물성을 평가하였다.
측정방법 1. 철부의 굴절률 및 흡광계수의 측정
Spectroscopic ellipsometry 장비 및 Oscillation modeling을 이용해서 실시예 및 비교예에서 제조된 편광 분리 소자에 300 nm의 파장의 빛을 조사하여 상기 편광 분리 소자의 철부의 굴절률 및 흡광계수를 측정 하였으며, 그 결과는 하기 표 1과 같다.
표 1
파장(nm) 광흡수성 물질 Real Optical constant
굴절률 흡광계수
250 TiO2 2.21 1.65
Al 0.20 3.0
275 TiO2 2.96 1.68
Al 0.23 3.3
300 TiO2 3.51 1.07
Al 0.28 3.64
325 TiO2 3.45 0.44
Al 0.33 3.95
350 TiO2 3.19 0.14
Al 0.39 4.3
측정방법 2. 투과도의 측정
Axo-scan 편광 투과 반사 스펙트럼 측정장치를 이용하여 200 내지 400nm의 파장 대역에서 실시예 1 내지 3 및 비교예에 따른 자외선 편광 분리 소자의 P 편광과 S 편광의 투과도를 측정하였다. 그 측정 결과는 도 9에 그래프로 나타내었다. 도 9에서, x축은 빛의 파장(200 nm 내지 400 nm)을 y축은 광투과도를 나타낸다.
표 1에서 나타나듯이, 비교예의 알루미늄을 증착하여 형성된 편광 분리 소자의 철부는 300 nm의 파장의 광에 대한 굴절률이 0.28이고 흡광계수가 3.64이므로 굴절률이 1 미만으로 나타났으나, 실시예의 경우 용액 공정에 의하여 형성된 이산화 티탄을 포함하는 철부는, 300 nm의 파장의 광에 대한 굴절률이 3.51이고, 흡광계수가 1.07이므로, 300 nm의 파장의 광에 대한 굴절률이 1 내지 10이고 흡광계수가 0.5 내지 10의 범위를 만족하는 것을 나타났다.
또한, 도 9를 보면, 실험예 1 및 2에 따라 제조된 편광 분리 소자가 비교예에 따라 제조된 편광 분리 소자에 비해서 자외선 영역 대에서 편광 특성이 우수함을 확인할 수 있다. 특히, 250nm 이하의 영역에서, 비교예에 따른 편광 분리 소자는 편광 특성이 나타나지 않으나, 실험예 1 및 2에 따라 제조된 편광 분리 소자는 편광 특성이 우수함을 확인할 수 있다.

Claims (18)

  1. 기판 위에 300 nm의 파장의 광에 대한 굴절률이 1 내지 10이고 흡광계수가 0.5 내지 10인 철(凸)부를 용액 공정으로 형성하는 자외선 편광 분리 소자의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 용액 공정은 졸-겔 공정을 포함하는 자외선 편광 분리 소자의 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 기판 위에 일정한 간극을 가지는 격자 형태로 레지스트를 형성하고, 상기 격자의 간극에 코팅 용액을 도포하여 철부를 형성하는 자외선 편광 분리 소자의 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 기판 위에 광흡수성 물질을 포함하는 코팅 용액의 층을 형성하고, 상기 코팅 용액의 층 상에 레지스트를 형성한 후, 식각을 통해 철부를 형성하는 자외선 편광 분리 소자의 제조방법.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 코팅 용액은 평균 입경이 3 내지 100 nm인 광흡수성 입자 또는 광흡수성 물질의 전구체를 포함하는 자외선 편광 분리 소자의 제조방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 광흡수성 입자는 산화 티탄 입자, 산화 아연 입자, 산화 지르코디움 입자, 산화 텅스텐 입자, 산화 주석 입자, 산화 세슘 입자, 스트론튬 산화 티탄 입자, 실리콘카바이드 입자, 이리듐 입자, 산화 이리듐 입자 및 실리콘 입자로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 자외선 편광 분리 소자의 제조방법.
  7. 제 5 항에 있어서, 코팅 용액의 광흡수성 입자의 함량이 1 내지 30 중량부인 자외선 편광 분리 소자의 제조방법.
  8. 제 5 항에 있어서, 광흡수성 물질의 전구체는 티타늄 알콕사이드, 지르코디움 알콕사이드, 텅스텐 알콕사이드, 주석 알콕사이드, 아연 알콕사이드, 세슘 알콕사이드, 이리듐 알콕사이드 및 실리콘 알콕사이드로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 자외선 편광 분리 소자의 제조방법.
  9. 제 5 항에 있어서, 코팅 용액의 광흡수성 물질의 전구체의 함량이 1 내지 40 중량부인 자외선 편광 분리 소자의 제조방법.
  10. 제 5 항에 있어서, 코팅 용액은, 광흡수성 물질의 전구체 및 광흡수성 입자를 포함하며, 상기 광흡수성 입자는 상기 광흡수성 물질의 전구체가 형성하는 광흡수성 물질과 동일한 물질을 포함하는 자외선 편광 분리 소자의 제조방법.
  11. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 도포된 코팅 용액을 60℃ 내지 300℃의 온도에서 유지 하는 것을 추가로 포함하는 자외선 편광 분리 소자의 제조방법.
  12. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 레지스트는 포토 리소그래피, 나노 임프린트 리소그래피, 소프트 리소그래피 또는 간섭리소그래피에 의하여 형성하는 자외선 편광 분리 소자의 제조방법
  13. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 철부를 형성한 후 레지스트를 제거하는 것을 추가로 포함하는 자외선 편광 분리 소자의 제조방법.
  14. 제 13 항에 있어서, 레지스트를 250℃ 내지 900℃의 온도에서 유지하여 제거하는 자외선 편광 분리 소자의 제조방법.
  15. 제 1 항에 있어서, 철부의 피치가 50 nm 내지 200 nm로 형성하는 자외선 편광 분리 소자의 제조방법.
  16. 제 15 항에 있어서, 철부의 피치(P)에 대한 상기 철부의 폭(W)의 비율(W/P)이 0.2 내지 0.8로 형성하는 자외선 편광 분리 소자의 제조방법.
  17. 제 15 항에 있어서, 철부의 피치(P)에 대한 상기 철부의 높이(H)의 비율(H/P)이 0.3 내지 1.5로 형성하는 자외선 편광 분리 소자의 제조방법.
  18. 300 nm의 파장의 광에 대한 굴절률이 1 내지 10이고 흡광계수가 0.5 내지 10인 철부가 일정한 간극으로 이격되어 형성된 격자를 포함하는 자외선 편광 분리 소자.
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